芯粒集成系统封装I/O高速总线架构设计及实现

随着集成密度和单片处理速度的不断提升,芯粒集成系统封装(Chiplet SiP)中互连网络日趋复杂且信号与电源完整性、传输能耗问题日趋严重,芯粒与SiP外部的数据交换I/O(Input/Output)容量的提升遭遇瓶颈。为提升芯粒集成度、提高数据传输速率与准确率、降低系统功耗,根据芯粒间通信的最新标准通用芯粒互连技术(Universal chiplet interconnect express, UCIe),利用高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral component interconnect express, PCIe)在高速数据存储及传输方面的技术优势,设计出一种芯粒高速I/O通信的架构,并用FPGA验证了此架构的可行性,为UCIe标准的落地提供了一种实现途径。

微系统封装材料的时间相关特性

在下一代微系统集成技术中,微系统封装复杂度不断增加,高集成、多功能使得薄膜厚度持续降低带来材料及工艺的改变,随之而来的是结构可靠性与信号完整性(结构设计及优化、多场多尺度耦合、热管理、电磁兼容)等诸多问题。这些问题给微系统封装架构的设计、优化带来极大的不确定性。在新架构、新工艺的开发中,工艺及可靠性仿真的应用大大降低了开发成本和周期,材料和器件架构的仿真模拟成为加速技术开发的关键,它们有助于通过数据建模实现对设计过程中参数的调整(即了解器件架构和材料对工艺改进的影响)和材料/架构协同设计(材料筛选、结构设计、性能优化)。随着微系统集成度的提高,材料到架构系统的协同仿真优化将会成为由新材料、新工艺支撑的新器件开发不可或缺甚至是最为重要的一环。微系统封装工艺及可靠性仿真结果的准确性在很大程度上取决于材料模型输入。为了准确预测微系统封装工艺及可靠性的行为,了解材料本构关系是至关重要的过程。事实上,微系统封装中大多有机/无机封装材料具有显著的时间相关性,但实际建模中时间相关性材料特性经常被忽视,有机/无机封装材料时间相关性行为的影响尚未得到广泛的重视和系统的研究。

SiP芯片测试系统的设计

系统级封装(System in Package,SiP)电路包含多个功能的裸芯片,具有尺寸小、功耗低、性能高等优点,应用广泛,但结构、功能复杂,如何进行可靠性评价越来越得到关注。针对SiP电路的可靠性评价问题,设计了一套SiP电路测试系统。该测试系统包含相应的软件和硬件,主要实现对SiP电路的实装测试、ATE(Automatic Test Equipment)测试和老化测试,使用该测试系统能够筛选出故障电路,实现电路的可靠性评价。

基于系统级封装的RISC-V电路设计与实现

为满足电子系统在性能、功耗、体积、重量和国产化等方面的需求,设计了一款基于系统级封装技术的RISC-V电路。该电路以采用自主指令集架构和国内工艺的处理器为核心,并集成了国产外围电路,实现了一款完全自主创新的、具备常用控制与通信接口的微系统电路。经过测试与验证,该电路各项功能和性能均达到设计指标,有效地提高了功能密度,很好地满足了电子系统在小型化、轻量化和低功耗等方面的需求。

基于SIP的网络视频监控系统的设计研究

为了有效解决多个网络视频监控系统之间存在的信令互通问题,本文根据SIP协议,设计了一个基于该协议的网络视频监控系统。文章简单概述了SIP初始会话协议,然后利用MEPG4视频编码格式、SIP呼叫机制、信令控制等实现了对网络视频流的集中管理,并在传统视频监控系统模型的基础上,实现了对网络监控系统的模型设计,并对每一个功能模块进行了阐述。最后,该系统的设计不仅实现了复杂组网环境下的网络视频连接、互联互通,还使得数字化、智能化以及网络化视频监控系统的构建成为可能。

系统级封装中的键合线互连电路的优化设计

阐述键合线互连结构的建模,分析了键合线垂直间距和水平间距对寄生参数以及数字信号时序的影响。仿真结果对键合线垂直互连设计有实际指导作用。

基于碳化硅器件微系统封装研究进展

SiC由于其优越的材料性能,受到社会的广泛关注.传统器件的封装形式制约SiC器件优势的充分发挥,为了解决电、热及绝缘方面的问题,近年来出现了许多对碳化硅功率模块的新型封装技术和方案.从SiC器件的模块微系统封装技术出发,对Sic器件的封装材料、模块封装结构、封装工艺和应用进行分类和总结,涵盖了提高耐高温能力、降低高频寄生电感、增强散热能力等一系列相关技术.在此基础上,对Sic器件微系统所面临的科学挑战进行了总结,对相关技术的未来发展进行了展望.

系统级封装(SIP)技术及其应用前景

随着各种半导体新工艺与新材料水平的不断提高,先进的封装技术正在迅速地发展。本文综述了先进的系统级封装(SIP)技术的概念及其进展情况;并举例说明了它的应用情况,同时指出,SIP是IC产业链中知识、技术和方法相互交融渗透及综合应用的结晶。SIP封装集成能最大程度上优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本和提高集成度,掌握这项新技术是进入主流封装领域之关键,有其广阔的发展前景。

Ka-K波段收发模块的3D系统级封装(SiP)设计

介绍了一种基于有机基板堆叠的高密度多芯片模块的新型三维系统封装(SiP)设计.该模块是工作在Ka波段(发射)和K波段(接收)的SiP.有机基板通过球栅阵列(BGA)堆叠,将收发模块与两个不同频段的天线集成在一起.对于有源芯片部分,包括单片式微波集成电路(MMIC)互连的邦定线设计,电磁辐射隔离和大功率芯片的散热处理;对于无源元件部分,主要包括微带式带通选频滤波器,DC-AC隔离块和天线设计.该系统把收发天线也集成在了毫米波前端里,系统具有多频段、小型化、低轮廓、高增益的优势,在未来毫米波无线通信系统中具有广阔的应用前景.

基于ARM和FPGA的SiP系统级封装设计

介绍了系统级封装的概念和特性,阐述了SiP设计的关键技术和基本生产实现流程。设计了一款基于ARM和FPGA管芯的SiP通用微处理系统,介绍了该SiP系统的整体框图,并详细分析了系统各部分电路的功能结构。该系统具有体积小、功耗低及功能完备等优点,充分展现了SiP技术的优越性。

系统级封装(SiP)技术研究现状与发展趋势

系统级封装(System in Package,SiP)已经成为重要的先进封装和系统集成技术,是未来电子产品小型化和多功能化的重要技术路线,在微电子和电子制造领域具有广阔的应用市场和发展前景,发展也极为迅速。对目前SiP技术的研究现状和发展趋势进行了综述,重点关注了国际上半导体产业和重要的研究机构在SiP技术领域的研究和开发,对我国SiP技术的发展做了简单的回顾和展望。

系统级封装(SiP)集成技术的发展与挑战

系统级封装集成技术是实现电子产品小型化和多功能化的重要手段。国际半导体技术发展路线已经将SiP列为未来的重要发展方向。本文从新型互连技术的发展、堆叠封装技术的研究、埋置技术的发展以及高性能基板的开发等方面概述了系统级封装集成技术的一些重要发展和面临的挑战。

系统芯片(SOC)与系统级封装(SIP)

系统芯片和系统级封装是目前微电子技术高速发展的两种技术路线,本文讨论了系统的基本概念,针对两种技术路线的基本特点进行了介绍和分析,从工艺兼容性、已知好芯片问题、封装、市场及设计的角度比较了两者的优缺点。

系统级封装(SIP)技术在波控系统中的应用

多功能、数字化和智能化是相控阵雷达的发展方向,波控系统作为相控阵雷达的控制核心,则向着小型化、芯片化发展,系统级封装(SIP)技术和系统芯片(SOC)技术相似,都是在更小体积、更多功能和更好的稳定性的基础上发展而来的。文中介绍了SIP技术的发展、技术特点和应用情况,具体分析了波控系统的技术需求,详细探讨了SIP技术在波控系统中应用的可行性,并在此基础上提出了基于SIP技术的波控系统芯片的产品架构及实现途径。SIP技术为实现高可靠、高集成的波控系统芯片提供了完整可行的解决方案,并为以后的工程实现提供了坚实的技术基础。

集成电路系统级封装(SiP)技术和应用

此文是中科院院士吴德馨在集成电路粤港台论坛上演讲稿的。对于集成电路系统级封装(SIP)的发展概况及其趋势做了介绍,对于从事此领域工作的读者有指导性意义,本刊特转载。

一种基于数字赋能视角下的微系统先进封装研发模式探索

数字赋能是利用数学化知识和数字化技术改变传统模式的新型生产研发手段,在先进封装领域具有重要意义.部分国际先进企业的研究进展和现有研究成果多以生产管理控制精密化为主,虽然运用了传感、人工智能、神经网络算法、物联网等多种智能手段,但关于研发阶段数据分析的相关研究尚无系统性的方法.其原因在于先进封装研发体系是一个开放的复杂巨系统,不能只简单依据设计-仿真-迭代实验的模式进行研发.在此基础上,依据钱学森先生的定性-定量法思想提出了一种全周期智能优化自演进工程方法论:既通过建立面向微系统先进封装技术的各环节封装子系统,分别对研发及生产过程的数据进行针对性的收集,结合先进算法,构建数学模型及经验公式,又通过专家系统的分析综合迭代,形成具有足够科学根据的结论.该方法论可用于微系统先进封装研发,并对基于该成果在封装设计、封装制造等研发过程中的应用情况进行展示,总结归纳出下一步的工作方向思路.

一种基于AlN多层HTCC基板的SiP模块封装设计

为了满足工作频带宽、传输速率高、功耗大、集成度高的要求,开展一种基于AlN多层高温共烧陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramic,HTCC)基板的系统级封装(System in Package,SiP)模块封装设计研究。通过设计制作AlN多层HTCC基板、SiP模块封装结构电性能仿真、模块安装结构热力学仿真设计、组装工艺优化等系列研究工作研制出了小型化、轻量化、高集成的SiP模块。环境试验结果表明该模块具有良好的可靠性。该研究结果可为小型化、轻量化、高集成的SiP模块设计研发提供借鉴。

系统级封装(SiP)模块的热阻应用研究

半导体行业正朝着高集成度、小尺寸方向飞速发展,具有大规模、多芯片、3D立体化封装等优势的系统级封装(Si P)受到越来越多的关注。Si P中IC芯片多且集中,功耗密度大,因此其散热特性研究尤为重要。封装模块的散热特性用热阻表征,以塑封Si P模块为研究对象,介绍了器件级结-壳热阻和板级结-板热阻分析方法,采用热阻矩阵描述了芯片间的相互热作用和封装散热特性。结合芯片应用要求,将热阻矩阵用于封装内部芯片结温的预测。结果表明,热阻矩阵可快速准确地预估芯片结温。此结温预估方法完整可行,便捷高效,具有较高的应用价值。

高可靠先进微系统封装技术综述

在人工智能、航空航天、国防武器装备电子系统小型化、模块化、智能化需求驱动下,系统级封装设计及关键工艺技术取得了革命性突破。新型的系统封装方法可把不同功能器件集成在一起,并实现了相互间高速通讯功能。封装工艺与晶圆制造工艺的全面融合,使封装可靠性、封装效率得到极大的提升,封装寄生效应得到有效抑制。文章概述了微系统封装结构及类型,阐述了高可靠晶圆级芯片封装(WLP)、倒装焊封装(BGA)、系统级封装(SIP)、三维叠层封装、TSV通孔结构的实现原理、关键工艺技术及发展趋势。

基于微谐振器的圆片级真空封装真空度测试技术

针对微电子机械系统(MEMS)圆片级封装腔体体积小、传统的真空封装测试方法适用性差的情况,研制了一种用于表征圆片级真空封装真空度的器件——MEMS微谐振器。利用此谐振器不仅可以表征圆片级真空封装真空度,也可用于圆片级真空封装漏率的测试。采用MEMS体硅工艺和共晶圆片键合技术实现了微谐振器的圆片级真空封装,利用微谐振器阻尼特性建立了谐振器品质因数与真空度的对应关系,通过设计的激励电路实现了微谐振器品质因数的在片测试,对不同键合腔体真空度下封装的MEMS微谐振器进行测试,测试结果显示该微谐振器在高真空度0.1~8 Pa范围内品质因数与真空度有很好的对应关系。