市場的需求,推動技術(shù)進步。今天物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一波浪潮來襲,萬物互聯(lián)必將產(chǎn)生*的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的傳輸需要硬件來承載。信號的頻率越來越高,khz、Mhz、Ghz,目前Thz芯片已經(jīng)慢慢的開始商用。數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室苍絹碓娇欤绕涫枪鈧鬏敿夹g(shù)的發(fā)展,光模塊的小型化,使得光通信技術(shù)慢慢從網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品普及到桌面產(chǎn)品上來。動輒幾十上百Gbps的傳輸速率,給SI設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。如此高的頻率和速率,電信號在傳輸時,以前不太關(guān)注的芯片封裝,現(xiàn)在也**考慮進來。
電性優(yōu)化的目的,本質(zhì)上來說就是較大提升傳輸效率,減少傳輸損耗。過去我們優(yōu)化設(shè)計主要著眼于系統(tǒng)和PCB這個級別,很少觸及到封裝和芯片。這個級別的仿真優(yōu)化,主要集中在器件引腳、過孔、接插件等結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方.
封裝是芯片到PCB的過渡,這里的信號傳輸路徑處處存在著不連續(xù)(圖3),優(yōu)化這些結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)點,使其保持電性上的連續(xù),減少信號的反射,就是封裝SI優(yōu)化的目的。接下來我們參照圖3的互聯(lián)結(jié)構(gòu),逐一簡要介紹各不連續(xù)點的優(yōu)化方向,僅供參考。
關(guān)于Bonding Wire的優(yōu)化,主要涉及到信號和回流地的布置,金線的長度、直徑、線型、線數(shù)等。這里只對其他幾個參數(shù)再做討論。
Bonding Wire從芯片鍵合到載板,仿真結(jié)構(gòu)建模如圖4;端口1設(shè)在芯片端,CPW結(jié)構(gòu),阻抗50Ohm;端口2設(shè)在載板端,GCPW結(jié)構(gòu),阻抗50Ohm;分別調(diào)整線徑,線型、線數(shù)三個因子,仿真頻率掃描0~40Ghz,后處理對比S21和S11參數(shù)。
1. 金線直徑越大,傳輸特性越好;
2. 鍵合線弧度越低,傳輸特性越好;
3. 雙線鍵合,傳輸特性優(yōu)于單線鍵合。
對于**高頻應用,僅僅通過調(diào)整以上參數(shù)來優(yōu)化傳輸特性,依然滿足不了應用,鍵合線匹配就派上了用場。由于整個鍵合結(jié)構(gòu)在一定頻率范圍內(nèi)可以等效為電感,這樣我們就可根據(jù)射頻理論進行阻抗匹配。對比下面鍵合線匹配前后的傳輸特性,可以看出匹配在感興趣的頻段內(nèi),較大的優(yōu)化了傳輸特性。
2. PKG Trace
PKG Trace即封裝基板上的走線,由于這段是均勻傳輸結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)上沒有需要優(yōu)化的點。我們更多關(guān)注在仿真時建模的準確性,考慮阻焊的厚度、Mold compond,以及不同的基板工藝帶來的線路圖形差異。
3. Via
影響過孔傳輸特性的參數(shù),包括孔大小、孔壁厚度、Pad大小、Anti-pad大小、回流地孔的數(shù)量、距離等等,網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于PCB過孔優(yōu)化的文章非常多,封裝基板過孔優(yōu)化可以借鑒,建模時注意封裝基板工藝帶來的過孔結(jié)構(gòu)差異(疊孔、填銅等)即可,其他不贅述。
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