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半導體行業(yè)解決方案
提供前端設計、后端制造、封裝測試等全面的解決方案。
概述

半導體行業(yè)主要分為:前端設計、后端制造、封裝測試三個階段。前端設計是整個芯片流程的“魂”,從承接客戶需求開始,到規(guī)格、系統(tǒng)架構設計、方案設計,編碼、集成測試。后端制造是整個芯片流程的“本”,拿到前端的集成系統(tǒng)后,F(xiàn)oundry廠商開始光刻流程,一層層mask光刻,最終加工廠芯片裸Die。封裝測試是整個芯片流程的“尾”,是將芯片以一定的封裝形式連接起來以保證產品的機械強度和電器互聯(lián)。芯片的地位不言而喻,其發(fā)展程度是一個國家科技發(fā)展水平的核心指標之一,影響著社會信息化進程。同時封裝測試產業(yè)規(guī)模的強勁發(fā)展對國內半導體,產業(yè)整體規(guī)模的擴大起到了顯著的帶動作用,為國內芯片設計與晶圓制造業(yè)的迅速發(fā)展提供有力支撐,隨著人工智能、智能汽車、5G通信、大數據、 工業(yè)互聯(lián)網等領域的快速發(fā)展,半導體領域將向著更加智能化、集成度更高方向發(fā)展,未來將面臨更復雜的挑戰(zhàn)場景。

挑戰(zhàn)

半導體產業(yè)中封裝在國內市場占有率達到70%以上,是半導體產業(yè)中的支柱,各種封裝形式出現(xiàn),包括SOP、QFP、QFN、BGA、FCBGA、WLCSP、Fanout、SIP等,雖然封裝產業(yè)已經很成熟,但是隨著IC及封裝集成度越來越高,信號頻率越來越高,半導體封裝領域面臨著諸多挑戰(zhàn)。在力學方面,封裝產品中由于不同材料CTE失配,存在著封裝翹曲、應力及可靠性問題;在熱學方面,封裝由于集成度的提高以及芯片功率密度的不斷提升,封裝產品存在散熱問題;在電學方面,由于基板及PCB中信號的頻率提升會帶來很多問題,比如走線串擾、寄生電容、寄生電感、寄生電阻等,同時信號頻率的提升也會引起基板及PCB的功率密度提升,加劇了散熱的問題。隨著集成度的進一步提高以及使用環(huán)境的更加苛刻,電、熱、力會經常出現(xiàn)兩種或者三種耦合問題。

方案
  • 硬件電路設計軟件:Altium
  • 工程仿真軟件:ANSYS
優(yōu)勢
  • 針對半導體行業(yè)的研發(fā)端的各類需求,億道電子提供了涵蓋硬件和軟件領域的全方位解決方案,同時包含了硬件設計、仿真、嵌入式開發(fā)等多個方向。
  • CPS(芯片、封裝和PCB系統(tǒng))。推動新一代的高速高頻智能電子產品實現(xiàn)高效設計仿真和設計創(chuàng)新,并在5G通訊、AI智能手機、物聯(lián)網、人工智能和數據中心等領域已得到廣泛應用。
  • 規(guī)則形狀&異形結構的電子散熱分析, Icepak都能勝任多物理場耦合分析與多目標優(yōu)化。
  • 跨平臺設計規(guī)劃、優(yōu)化以及單裸片和多裸片的先進封裝與模塊布局平臺。
  • IC 封裝物理設計工具無縫對接,構建出全面的兼顧電源影響的設計與SI分析解決方案。
  • 提供建全分析技術的,集成的布局和分析流程,幾乎支持所有先進的IC封裝技術。
工具鏈

芯片、封裝、PCB 結構分析

· PCB翹曲變形分析 以PCB為研究對象,采用軟件ANSYS Mechanical研究PMC降溫過程中PCB翹曲的變化。

· 焊點蠕變分析 以封裝焊點為研究對象,采用軟件ANSYS Mechanical分析了TCT高低溫循環(huán)過程焊點的應力變化及壽命。

·電子產品跌落分析 以整個電子產品為研究對象,采用軟件ANSYS LS-DYNA分析了電子產品跌落時的應力情況

· PCB疲勞壽命分析 以PCB為研究對象,采用軟件ANSYS Mechanical,分析了PCB中器件焊點可靠性,對壽命進行了評估。

· PCB隨機振動分析 以PCB為研究對象,采用軟件ANSYS Mechanical,分析了PCB的模態(tài)及響應情況。

板級熱變形分析

封裝焊點蠕變分析

電子產品跌落

PCB疲勞壽命分析

PCB隨機振動分析

芯片、封裝、PCB 散熱分析

· 封裝級散熱分析 以FCBGA產品為研究對象,采用軟件ANSYS Icepak,分析了封裝體在自然對流散熱情況下的熱分布及熱阻。

· 系統(tǒng)級散熱分析 以系統(tǒng)為研究對象,采用軟件ANSYS Icepak,分析了在多個風扇作用下,系統(tǒng)的流動性及散熱性能。

· 系統(tǒng)級電-熱-力耦合仿真 以PCB為研究對象,首先使用軟件Siwave分析了PCB板的熱功率密度,將熱功率密度導入到熱分析軟件ICEPAK,分析了焦耳熱對PCB散熱的影響,最后將分析的溫度導入到Mechanical中進行結構的應力及翹曲分析。

· 板級電-熱耦合分析 系統(tǒng)以PCB為研究對象,首先使用軟件Siwave分析了PCB板的熱功率密度,將熱功率密度導入到熱分析軟件ICEPAK,分析了焦耳熱對PCB散熱的影響。

封裝級散熱分析

系統(tǒng)級散熱分析

封裝濕擴散及濕應力分析

板級電-熱-耦合分析

板級電-熱耦合分析

電學仿真分析

· PCB EMI/EMC分析 以PCB為分析對象,在ANSYS HFSS的進行電磁場分析,為抑制電磁輻射,通過優(yōu)化散熱孔的大小來降電磁輻射。

· PCB SI分析 以PCB為分析對象,通過軟件Siwave分析了電路板布線不同net的的S參數。

· PCB ESD分析 · PCB 眼圖分析 以芯片、封裝、PCB為研究對象,使用軟件ANSYS designer通過輸入IBIS或SPICE模型,確定整個系統(tǒng)的碼間串擾及噪聲的影響成度,從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣。

· 封裝SI PI EMI分析 以WBBGA為分析對象,首先使用Siwave提取了PCB及wire bond的S參數和RLCG參數,然后用HFSS分析了WBBGA產品的EMI性能。

PCB EMI/EMC分析

PCB SI分析

PCB ESD分析

PCB 眼圖分析

封裝 SI PI EMI分析

EDA封裝設計

具有實時校正的數據庫,物理設計規(guī)則和電氣約束的實時DRC的單芯片和多芯片封裝的優(yōu)化物理布局解決方案;約束驅動的“一推一推”交互式布線,自動交互和全自動布線;提供復雜的設計規(guī)則和電氣約束驅動布局;包括核心DesignTrue DFM規(guī)則檢查法;可視化并執(zhí)行3D引線和設計規(guī)則檢查

EDA封裝設計

Altium Designer應用場景及結果展示