為解決SOC片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)瓶頸，SiP（system in Package）微系統(tǒng)技術(shù)已成為最普遍的應(yīng)用手段。SiP能在同一個(gè)封裝基板上布局多個(gè)裸die，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間快速互聯(lián)互通。 SiP的實(shí)現(xiàn)有兩種形式，一種是傳統(tǒng)BGA形式，它利用封裝基板互連，可以通過ubump或wirebond進(jìn)行die和基板連通；另一種是2.5D、3DIC先進(jìn)封裝形式，利用interposer（硅中介層）及TSV（硅通孔）實(shí)現(xiàn)水平RDL布局及垂直方向通孔連接。 本文介紹的是利用芯和半導(dǎo)體Hermes 3D軟件，實(shí)現(xiàn)“倒裝焊-金線（FC-BW）BGA封裝的電磁場仿真”的應(yīng)用。通過Hermes 3D快速的版圖導(dǎo)入、bump添加、版圖切割、端口添加等功能，便利地完成仿真工程的建立以及模型抽取。

Hermes 3D的FC-BW BGA仿真建模流程

1.軟件概述

Hermes 3D是一款針對各類封裝和PCB的電磁場仿真平臺(tái)。它支持主流版圖文件導(dǎo)入，例如mcm、sip、brd、dxf、dwg、gds、ODB++、PADs等文件格式；支持版圖在軟件內(nèi)自動(dòng)或手動(dòng)隨意截取操作；采用3D FEM求解引擎，能對各類3D結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確仿真建模；支持多種端口激勵(lì)添加，例如lumped port、wave port、coax port、annular port等；支持HFSS工程腳本導(dǎo)出，方便用戶橫向?qū)Ρ确抡婢取?/p>

2.導(dǎo)入FC-BW BGA版圖文件

Hermes 3D能夠快速導(dǎo)入.sip版圖格式。其中，版圖中的nets可以全部導(dǎo)入，也可以根據(jù)需求選擇性導(dǎo)入。 當(dāng)導(dǎo)入版圖文件時(shí)，所有相關(guān)金屬層、過孔、介質(zhì)的材料信息也會(huì)一并導(dǎo)入，生成疊層文件，用于仿真求解。

本例中，有8個(gè)die通過金線和封裝基板連接，其中兩個(gè)die是flipchip形式，通過ubump和封裝基板連接，因此結(jié)構(gòu)屬于FC-WB混合類型。

3. 仿真前設(shè)置

（1）添加FC結(jié)構(gòu)的ubumpHermes 3D提供ubump自動(dòng)添加功能，選中die結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建ubump模板，軟件會(huì)在封裝的finout位置添加對應(yīng)的ubump結(jié)構(gòu)。

首先找到FC連接的die名稱：

點(diǎn)擊Edit進(jìn)入ubump創(chuàng)建窗口：

自定義ubump模板：

軟件自動(dòng)在finout位置布滿ubump結(jié)構(gòu)：

（2）按網(wǎng)絡(luò)nets進(jìn)行版圖切割Hermes 3D支持信號網(wǎng)絡(luò)選擇，然后根據(jù)nets區(qū)域可自動(dòng)進(jìn)行版圖切割，操作如下。 連續(xù)選擇需要仿真的nets和參考地：

點(diǎn)擊Clip Design，開始切割版圖：

選擇切割方式，開始切割：

最終根據(jù)選擇nets，自動(dòng)完成版圖切割：

（3）激勵(lì)端口添加

版圖切割完成后，用戶必須添加端口激勵(lì)才能仿真。本文以差分nets添加激勵(lì)端口為例，進(jìn)行演示。

首先點(diǎn)擊Generate Ports：

勾選nets相關(guān)的component，點(diǎn)擊Generate生成激勵(lì)ports：

此時(shí)在ubump和wirebond端點(diǎn)處自動(dòng)添加了環(huán)形激勵(lì)端口，如下圖所示：

（4）提交電磁場仿真

首先添加仿真分析類型：

接著設(shè)置掃頻范圍：

最后提交仿真任務(wù)：

4.仿真結(jié)果分析

Hermes 3D完成BGA封裝仿真后，用戶可利用芯和半導(dǎo)體的s參數(shù)后處理工具SnpExpert進(jìn)行結(jié)果查看和指標(biāo)分析。 首先導(dǎo)入s參數(shù)，并完成差分端口配對：

接著查看差分回波損耗：

查看差分插入損耗：

SnpExpert也支持Grid模式顯示所有指標(biāo)曲線結(jié)果：

總結(jié)本文通過實(shí)際案例介紹了Hermes 3D進(jìn)行倒裝焊-金線（FC-BW）BGA封裝的電磁場仿真流程，并利用SnpExpert軟件進(jìn)行S參數(shù)分析。 Hermes 3D提供了向?qū)降慕Ａ鞒?，并簡化了疊層建立與設(shè)置。這種方案不需要用戶太過關(guān)注復(fù)雜的軟件設(shè)置，不需要特別了解電磁場仿真原理，使得用戶能夠快速上手，并正確生成仿真模型。

原文標(biāo)題：【應(yīng)用案例】如何快速實(shí)現(xiàn)倒裝焊-金線混合的BGA封裝建模仿真？

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審核編輯：劉清