CAD技術(shù)在電子封裝中的應(yīng)用及其發(fā)展

CAD技術(shù)在電子封裝中的應(yīng)用及其發(fā)展

        1. 引言

        CAD技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代后期。CAD系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)已發(fā)展成為面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程各階段(包括概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真試驗(yàn)定型等階段)的設(shè)計(jì)技術(shù)。CAD技術(shù)作為工程技術(shù)的巨大成就，已廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，特別是微電子領(lǐng)域。CAD技術(shù)的進(jìn)步和革新總是能在很短的時(shí)間內(nèi)體現(xiàn)在微電子領(lǐng)域，并極大地推動(dòng)其技術(shù)進(jìn)步，反過(guò)來(lái)，微電子的不斷發(fā)展也帶動(dòng)了CAD所依賴(lài)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展。

        電子CAD是CAD技術(shù)的一個(gè)重要分支，其發(fā)展結(jié)果是實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)。傳統(tǒng)上，電子系統(tǒng)或子系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)新IC芯片、芯片通過(guò)封裝成為器件、各種元器件再組裝到基板上而實(shí)現(xiàn)的。它們之間相互制約和相互促進(jìn)，因而封裝CAD技術(shù)的發(fā)展與芯片CAD技術(shù)和組裝CAD技術(shù)的發(fā)展密不可分，互相滲透和融合。芯片CAD技術(shù)和基板CAD技術(shù)已有不少專(zhuān)文介紹。本文主要介紹封裝CAD技術(shù)的發(fā)展歷程。

        2 .發(fā)展歷程

根據(jù)計(jì)算機(jī)軟、硬件以及電子封裝技術(shù)的發(fā)展水平，可以將CAD技術(shù)在電子封裝的應(yīng)用分以下四個(gè)階段。

        2．1 起步階段

        20世紀(jì)60、70年代，是CAD軟件發(fā)展的初始階段，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行繪圖變?yōu)榭尚?，此時(shí)CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來(lái)表達(dá)零件，以圖紙為媒介來(lái)進(jìn)行技術(shù)交流，是一種二維計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)。CAD的含義僅是Computer-Aided Drawing(or Drafting)，而并非現(xiàn)在所說(shuō)的ComputerAided Design。CAD技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到70年代末期，并在以后作為CAD技術(shù)的一個(gè)分支而相對(duì)獨(dú)立存在。當(dāng)時(shí)的IC芯片集成度較低，人工繪制有幾百至幾千個(gè)晶體管的版圖，工作量大，也難以一次成功，因此開(kāi)始使用CAD技術(shù)進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)，并有少數(shù)軟件程序可以進(jìn)行邏輯仿真和電路仿真。當(dāng)時(shí)比封裝的形式也很有限，雙列直插封裝(DIP)是中小規(guī)模IC電子封裝主導(dǎo)產(chǎn)品，并運(yùn)用通孔安裝技術(shù)(THT)布置在PCB上。電子封裝對(duì)CAD技術(shù)的需求并不十分強(qiáng)烈，引入CAD主要是解決繪圖問(wèn)題，因而對(duì)電子封裝來(lái)說(shuō)，CAD技術(shù)應(yīng)用只是起步階段。那是CAD技術(shù)真正得到廣泛使用的是PCB，在20世紀(jì)80年代以前就出現(xiàn)了一系列用于PCB設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試的CAD／CAM系統(tǒng)。借助它們不僅擺脫繁瑣、費(fèi)時(shí)、精度低的傳統(tǒng)手工繪圖，而且縮短交貨周期，提高成品率，成本降低50％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1983年全年設(shè)計(jì)的PCB有一牛是基于CAD系統(tǒng)。在這一時(shí)期，電子CAD作為一個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)已逐漸形成，微電子開(kāi)始進(jìn)入EDA階段。

        2．2 普遍應(yīng)用階段

        20世紀(jì)80年代是EDA從工作站軟件到PC軟件迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用的階段。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展十分迅速：32位工作站興起，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件性?xún)r(jià)比不斷提高，計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)也不斷進(jìn)步，這些為CAD軟件的發(fā)展提供了有利條件。從70年代末開(kāi)始，芯片的開(kāi)發(fā)應(yīng)用了各種邏輯電路模擬仿真技術(shù)，應(yīng)用了自動(dòng)布局、布線(xiàn)工具，實(shí)現(xiàn)了LSI的自動(dòng)設(shè)計(jì)。組裝技術(shù)也在基板CAD的支持下向布線(xiàn)圖形微細(xì)化、結(jié)構(gòu)多層化發(fā)展，并開(kāi)始了從通孔安裝技術(shù)(THT)向表面安裝技術(shù)(SMT)發(fā)展的進(jìn)程。這些都構(gòu)成了對(duì)電子封裝發(fā)展的巨大推動(dòng)力，要求電子封裝的引腳數(shù)更多，引腳節(jié)距更窄，體積更小，并適合表面安裝。原有的兩側(cè)布置引腳、引腳數(shù)目有限、引腳節(jié)距2．54mm、通孔安裝的DIP遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需要。四邊引腳扁平封裝(QFP)、無(wú)引腳陶瓷片式載體(LCCC)、塑料有引腳片式載體(PLCC)等可以采用SMT的四周布置引腳的封裝形式應(yīng)運(yùn)而生。也出現(xiàn)了封裝引腳從四周型到面陣型的改變，如針柵陣列(PGA)封裝，這是一種可布置很高引腳數(shù)的采用THT的封裝形式(后來(lái)短引腳的PGA也可以采用SMT)。另一方面，結(jié)合著芯片技術(shù)和基板技術(shù)特點(diǎn)的HIC也對(duì)封裝提出更高的要求。

        對(duì)封裝來(lái)說(shuō)，隨著IC組裝密度增加，導(dǎo)致功率密度相應(yīng)增大，封裝熱設(shè)計(jì)逐漸成為一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。為此，Hitachi公司開(kāi)發(fā)了HISETS(Hitachi Semiconductor Thermal Stength Design System)，該系統(tǒng)將五個(gè)程序結(jié)合在一起，可對(duì)6個(gè)重要的封裝設(shè)計(jì)特性進(jìn)行統(tǒng)一分析，即(1)熱阻、(2)熱變形、(3)熱應(yīng)力、(4)芯片和基板的熱阻、(5)鍵合層的壽命、(6)應(yīng)力引起電性能的改變。一個(gè)合適的封裝結(jié)構(gòu)可以通過(guò)模擬反復(fù)修改，直到計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范而很快獲得。有限元分析軟件與封裝CAD技術(shù)的結(jié)合，開(kāi)發(fā)出交互式計(jì)算機(jī)熱模型，可以在材料、幾何、溫度改變等不同情況下得出可視的三維圖形結(jié)果。Wilkes College開(kāi)發(fā)了穩(wěn)態(tài)熱分析的CAD軟件，可以快速有效地進(jìn)行熱沉設(shè)計(jì)。通過(guò)有限元分析的交互式計(jì)算機(jī)熱模型可以用數(shù)字和圖形分析帶有熱沉的多層復(fù)合材料的晶體管封裝三維傳熱系統(tǒng)，并可顯示幾何的改變所導(dǎo)致的整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)細(xì)微溫度分布情況。

        封裝設(shè)計(jì)者面臨的另一個(gè)問(wèn)題是在把封裝設(shè)計(jì)付諸制造前如何預(yù)測(cè)它的電性能，Honeywell Physical Sciences Center開(kāi)發(fā)了一種CAD工具，可以對(duì)實(shí)際封裝結(jié)構(gòu)得到模型進(jìn)行仿真來(lái)分析電性能。在與芯片模型結(jié)合后，這些模型可以對(duì)整個(gè)多層封裝進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真和timing分析，并對(duì)其互連性能做出評(píng)價(jià)。

        Mentor Graphics公司用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了集封裝電、機(jī)、熱設(shè)計(jì)為一體的系統(tǒng)，可以通過(guò)有限元分析軟件對(duì)電子封裝在強(qiáng)制對(duì)流和自然對(duì)流情況下進(jìn)行熱分。

        在這一時(shí)期，對(duì)PGA封裝的CAD軟件和專(zhuān)家系統(tǒng)也有不少介紹。通過(guò)在已有IC設(shè)計(jì)或PCB設(shè)計(jì)軟件基礎(chǔ)上增添所缺少的HIC專(zhuān)用功能，也開(kāi)發(fā)了很多HIC專(zhuān)用CAD軟件，其中包括HIC封裝的CAD軟件。Kesslerll／／介紹了Rockwell International公司微波組件的封裝使用CAD／CAM進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的情況，可以演示從概念到所制出外殼的設(shè)計(jì)過(guò)程。

        2.3 一體化和智能化的階段

        20世紀(jì)90年代，在計(jì)算機(jī)和其他領(lǐng)域不斷出現(xiàn)新技術(shù)，不同領(lǐng)域技術(shù)的融合,徹底改善了人機(jī)關(guān)系，特別是多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)出現(xiàn)為CAD工具的模擬與仿真創(chuàng)造了條件，深化了計(jì)算機(jī)在各個(gè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用，電子封裝CAD技術(shù)也開(kāi)始進(jìn)入一體化和智能化的階段。從80年代末開(kāi)始，芯片在先進(jìn)的材料加工技術(shù)和EDA的驅(qū)動(dòng)下，特征尺寸不斷減小，集成度不斷提高，發(fā)展到VLSI階段，SMT也逐漸成為市場(chǎng)的主流。原有的封裝形式，如QFP盡管不斷縮小引腳節(jié)距，甚至達(dá)到0．3mm的工藝極限，但仍無(wú)法解決需要高達(dá)數(shù)百乃至上千引腳的各類(lèi)IC芯片的封裝問(wèn)題。經(jīng)過(guò)封裝工作者的努力，研究出焊球陣列(BGA)以及芯片尺寸封裝(CSP)解決了長(zhǎng)期以來(lái)芯片小封裝大，封裝總是落后芯片發(fā)展的問(wèn)題。另一方面，在HIG基礎(chǔ)上研究出多芯片組件(MCM)，它是一種不需要將每個(gè)芯片先封裝好了再組裝到一起，而是將多個(gè)LSI、VLSI芯片和其他元器件高密度組裝在多層互連基板上，然后封裝在同一殼體內(nèi)的專(zhuān)用電子產(chǎn)品。MCM技術(shù)相對(duì)于PCB而言有許多優(yōu)點(diǎn)，比如能從本質(zhì)上減少互連延遲。但由于組件數(shù)量多，各組件和各種性能之間交互作用，也帶來(lái)了新的問(wèn)題，使電設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)以及模擬仿真等都很復(fù)雜，需要把這些問(wèn)題作為設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)完整部分對(duì)熱和信號(hào)一起進(jìn)行分析才能解決。然而，盡管HIC、PCB／MCM和IC的設(shè)計(jì)規(guī)則大體相同，但在不同的設(shè)計(jì)部門(mén)里卻往往使用各自的工具工作，這就對(duì)CAD工具提出了要一體化版圖設(shè)計(jì)、靈活解決MCM技術(shù)問(wèn)題的要求，也使得芯片、封裝與基板CAD在解決問(wèn)題的過(guò)程中更加緊密融合在一起。MCM設(shè)計(jì)已有不少專(zhuān)著介紹，也有很多專(zhuān)門(mén)軟件問(wèn)世，本文不贅述。

        在這一時(shí)期，封裝CAD的研究十分活躍，如美國(guó)Aluminium公司的Liu等使用邊界元法(BEM)對(duì)電子封裝進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)為比有限元法(FEM)能更快得出結(jié)果。McMaster University的Lu等用三維有限差分時(shí)域(3D-FDTD)法從電磁場(chǎng)觀(guān)點(diǎn)對(duì)電子封裝問(wèn)題進(jìn)行仿真。University of Arizona的Prince]利用模擬和仿真CAD工具對(duì)封裝和互連進(jìn)行電設(shè)計(jì)。Stantord University的Lee等在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期階段使用AVS進(jìn)行3D可視化處理，可對(duì)新的封裝技術(shù)的可制造性進(jìn)行分析并可演示產(chǎn)品。CFD Resarch公司的Przekwas等把封裝、芯片、PCB和系統(tǒng)的熱分析集合在一個(gè)模型里，減少了不肯定的邊界條件，可以進(jìn)一步發(fā)展成為電子冷卻設(shè)計(jì)工具。Geogia Institute of Technology的Zhou等提出了由模塊化FEM(M／FEM)、參數(shù)化FEM(P／FEM)和交互FEM(I／FEM)組成的一個(gè)新型建模方法(MPI／FEM)進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)。 [!--empirenews.page--]

        一些軟件公司為此開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的封裝CAD軟件，有實(shí)力的微電子制造商也在大學(xué)的協(xié)助下或獨(dú)立開(kāi)發(fā)了封裝CAD系統(tǒng)。如1991年University of Utah在IBM公司贊助下為進(jìn)行電子封裝設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)連接著目標(biāo)CAD軟件包和相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。電性能分析包括串?dāng)_分析、ΔI噪聲、電源分配和S-參數(shù)分析等。通過(guò)分別計(jì)算每個(gè)參數(shù)可使設(shè)計(jì)者隔離出問(wèn)題的起源并獨(dú)立對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)求解。每一個(gè)部分都有一個(gè)獨(dú)立的軟件包或者一套設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)分析其參數(shù)?？刹季€(xiàn)性分析用來(lái)預(yù)測(cè)布線(xiàn)能力、使互連長(zhǎng)度最小化、減少高頻耦合、降低成本并提高可靠性；熱性能分析程序用來(lái)模擬穩(wěn)態(tài)下傳熱的情況；力學(xué)性能分析用來(lái)處理封裝件在不同溫度下的力學(xué)行為；最后由一個(gè)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)外殼將上述分析工具和相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接成一個(gè)一體化的系統(tǒng)。它為用戶(hù)提供了一個(gè)友好的設(shè)計(jì)界面，它的規(guī)則編輯功能還能不斷地發(fā)展和修改專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，使系統(tǒng)具有推理能力。

        NEC公司開(kāi)發(fā)了LSI封裝設(shè)計(jì)的CAD／CAM系統(tǒng)——INCASE，它提供了LSI封裝設(shè)計(jì)者和LSI芯片設(shè)計(jì)者一體化的設(shè)計(jì)環(huán)境。封裝設(shè)計(jì)者能夠利用INCASE系統(tǒng)有效地設(shè)計(jì)封裝，芯片設(shè)計(jì)者能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從已儲(chǔ)存封裝設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找最佳封裝的數(shù)據(jù)，并能確定哪種封裝最適合于他的芯片。當(dāng)他找不到滿(mǎn)足要求的封裝時(shí)，需要為此開(kāi)發(fā)新的封裝，并通過(guò)系統(tǒng)把必要的數(shù)據(jù)送達(dá)封裝設(shè)計(jì)者。該系統(tǒng)已用于開(kāi)發(fā)ASIC上，可以為同樣的芯片準(zhǔn)備不同的封裝。利用該系統(tǒng)可以有效地改善設(shè)計(jì)流程，減少交貨時(shí)間。

        University of Arizona開(kāi)發(fā)了VLSI互連和封裝設(shè)計(jì)自動(dòng)化的一體化系統(tǒng)PDSE(Packaging Design Support Environment)，可以對(duì)微電子封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。PDSE提供了某些熱點(diǎn)研究領(lǐng)域的工作平臺(tái)，包括互連和封裝形式以及電、熱、電-機(jī)械方面的仿真，CAD框架的開(kāi)發(fā)和性能、可制造性、可靠性等。

        Pennsylvania State University開(kāi)發(fā)了電子封裝的交互式多學(xué)科分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化(MDA&O)軟件，可以分析、反向設(shè)計(jì)和優(yōu)化二維流體流動(dòng)、熱傳導(dǎo)、靜電學(xué)、磁流體動(dòng)力學(xué)、電流體動(dòng)力學(xué)和彈性力學(xué)，同時(shí)考慮流體流動(dòng)、熱傳導(dǎo)、彈性應(yīng)力和變形。

        Intel公司開(kāi)發(fā)了可以在一個(gè)CAD工具中對(duì)封裝進(jìn)行力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)分析的軟件——封裝設(shè)計(jì)顧問(wèn)(Package Design Advisor)，可以使硅器件設(shè)計(jì)者把封裝的選擇作為他的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的一部分，模擬芯片設(shè)計(jì)對(duì)封裝的影響，以及封裝對(duì)芯片設(shè)計(jì)的影響。該軟件用戶(hù)界面不需要輸入詳細(xì)的幾何數(shù)據(jù)，只要有芯片的規(guī)范，如芯片尺寸、大概功率、I／0數(shù)等就可在Windows環(huán)境下運(yùn)行。其主要的模塊是：力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)分析，電學(xué)模擬發(fā)生，封裝規(guī)范和焊盤(pán)版圖設(shè)計(jì)指導(dǎo)。力學(xué)模塊是選擇和檢查為不同種類(lèi)封裝和組裝要求所允許的最大和最小芯片尺寸，熱學(xué)模塊是計(jì)算θja和叭，并使用戶(hù)在一個(gè)具體用途中(散熱片尺寸，空氣流速等)對(duì)封裝的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行配置，電學(xué)分析模塊是根據(jù)用戶(hù)輸入的緩沖層和母線(xiàn)計(jì)算中間和四周所需要的電源和接地引腳數(shù)，電學(xué)模擬部分產(chǎn)生封裝和用戶(hù)指定的要在電路仿真中使用的傳輸線(xiàn)模型(微帶線(xiàn)，帶狀線(xiàn)等)的概圖。

        LSI Logic公司認(rèn)為VLSI的出現(xiàn)使互連和封裝結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜，對(duì)應(yīng)用模擬和仿真技術(shù)發(fā)展分析和設(shè)計(jì)的CAD工具需求更為迫切。為了有效地管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和涉及電子封裝模擬和仿真的CAD工具，他們提出了一個(gè)提供三個(gè)層面服務(wù)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)框架?？蚣艿牡谝粚又С諧AD工具的一體化和仿真的管理，該層為仿真環(huán)境提供了一個(gè)通用的圖形用戶(hù)界面；第二層的重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的描述和管理，在這一層提供了一個(gè)面向?qū)ο蟮慕涌趤?lái)發(fā)展設(shè)計(jì)資源和包裝CAD工具；框架的第三層是在系統(tǒng)層面上強(qiáng)調(diào)對(duì)多芯片系統(tǒng)的模擬和仿真。

        Tanner Research公司認(rèn)為高帶寬數(shù)字、混合信號(hào)和RF系統(tǒng)需要用新方法對(duì)IC和高性能封裝進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)該在設(shè)計(jì)的初期就考慮基板和互連的性能。芯片及其封裝的系統(tǒng)層面優(yōu)化要求設(shè)計(jì)者對(duì)芯片和封裝有一個(gè)同步的系統(tǒng)層面的想法，而這就需要同步進(jìn)入芯片和封裝的系統(tǒng)層面優(yōu)化要求設(shè)計(jì)者對(duì)芯片和封裝有一個(gè)同步的系統(tǒng)層面想法，而這就需要同步進(jìn)入芯片封裝的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，同步完成IC和封裝的版圖設(shè)計(jì)，同步仿真和分析，同步分離寄生參數(shù)，同步驗(yàn)證以保證制造成功。除非芯片及其封裝的版圖設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證的工具是一體化的，否則同步的設(shè)計(jì)需要就可能延長(zhǎng)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期。Tanner MCM Pro實(shí)體設(shè)計(jì)環(huán)境能夠用來(lái)設(shè)計(jì)IC和MCM系統(tǒng)。

        Samsung公司考慮到微電子封裝的熱性能完全取決于所用材料的性能、幾何參數(shù)和工作環(huán)境，而它們之間的關(guān)系非常復(fù)雜且是非線(xiàn)性的，由于包括了大量可變的參數(shù)，仿真也是耗時(shí)的，故開(kāi)發(fā)了一種可更新的系統(tǒng)預(yù)測(cè)封裝熱性能。該系統(tǒng)使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠通過(guò)訓(xùn)練建立一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的非線(xiàn)性模型，在封裝開(kāi)發(fā)中對(duì)于大量的可變參數(shù)不需要進(jìn)一步的仿真或試驗(yàn)就能快速給出準(zhǔn)確的結(jié)果，提供了快速、準(zhǔn)確選擇和設(shè)計(jì)微電子封裝的指南。與仿真的結(jié)果相比，誤差在1％以?xún)?nèi)，因此會(huì)成為一種既經(jīng)濟(jì)又有效率的技術(shù)。

        Motorola公司認(rèn)為對(duì)一個(gè)給定的IC，封裝的設(shè)計(jì)要在封裝的尺寸、I／0的布局、電性能與熱性能、費(fèi)用之間平衡。一個(gè)CSP的設(shè)計(jì)對(duì)某些用途是理想的，但對(duì)另一些是不好的，需要早期分析工具給出對(duì)任何用途的選擇和設(shè)計(jì)都是最好的封裝技術(shù)信息，因此開(kāi)發(fā)了芯片尺寸封裝設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)(CSPDES)。用戶(hù)提供IC的信息，再?gòu)南到y(tǒng)可能的CSP中選擇一種，并選擇互連的方式。

        系統(tǒng)就會(huì)提供用戶(hù)使用條件下的電性能與熱性能，也可以選擇另一種，并選擇互連的方式。系統(tǒng)就會(huì)提供用戶(hù)使用條件下的電性能與熱性能，也可以選擇另外一種，以在這些方面之間達(dá)到最好的平衡。當(dāng)分析結(jié)束后，系統(tǒng)出口就會(huì)接通實(shí)際設(shè)計(jì)的CAD工具，完成封裝的設(shè)計(jì)過(guò)程。

        2.4 高度一體化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化階段

        從20世紀(jì)90年代末至今，芯片已發(fā)展到UL SI階段，把裸芯片直接安裝在基板上的直接芯片安裝(DCA)技術(shù)已開(kāi)始實(shí)用，微電子封裝向系統(tǒng)級(jí)封裝(SOP或SIP)發(fā)展，即將各類(lèi)元器件、布線(xiàn)、介質(zhì)以及各種通用比芯片和專(zhuān)用IC芯片甚至射頻和光電器件都集成在一個(gè)電子封裝系統(tǒng)里，這可以通過(guò)單級(jí)集成組件(SLIM)、三維(簡(jiǎn)稱(chēng)3D)封裝技術(shù)(過(guò)去的電子封裝系統(tǒng)都是限于xy平面二維電子封裝)而實(shí)現(xiàn)，或者向晶圓級(jí)封裝(WLP)技術(shù)發(fā)展。封裝CAD技術(shù)也進(jìn)入高度一體化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的新時(shí)期。

        新階段的一體化概念不同于20世紀(jì)90年代初提出的一體化。此時(shí)的一體化已經(jīng)不僅僅是將各種不同的CAD工具集成起來(lái)，而且還要將CAD與CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程)、PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、ERP(企業(yè)資源計(jì)劃管理)等系統(tǒng)集成起來(lái)。這些系統(tǒng)如果相互獨(dú)立，很難發(fā)揮企業(yè)的整體效益。系統(tǒng)集成的核心問(wèn)題是數(shù)據(jù)的共享問(wèn)題。系統(tǒng)必須保證數(shù)據(jù)有效、完整、惟一而且能及時(shí)更新。即使是CAD系統(tǒng)內(nèi)部，各個(gè)部分共享數(shù)據(jù)也是一體化的核心問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題，需要將數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化。目前有很多分析軟件可以直接輸入CAD的SAT格式數(shù)據(jù)。當(dāng)前，數(shù)據(jù)共享問(wèn)題仍然是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

        智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計(jì)(Intelligent Design)和基于知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)(Knowledge-basedSystem)的工程是出現(xiàn)在產(chǎn)品處理發(fā)展過(guò)程中的新趨勢(shì)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)(Data Warehouse)又進(jìn)一步發(fā)展到知識(shí)庫(kù)(Knowledge Repository)，從單純的數(shù)據(jù)集到應(yīng)用一定的規(guī)則從數(shù)據(jù)中進(jìn)行知識(shí)的挖掘，再到讓數(shù)據(jù)自身具有自我學(xué)習(xí)、積累能力，這是一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用逐步深入的過(guò)程。正是由于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，使得軟件系統(tǒng)高度智能化成為可能。 二維平面設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足新一代封裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，基于整體的三維設(shè)計(jì)CAD工具開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。超變量幾何技術(shù)(Variational Geometry extended，VGX)開(kāi)始應(yīng)用于CAD中，使三維產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更為直觀(guān)和實(shí)時(shí)，從而使CAD軟件更加易于使用，效率更高。虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用于CAD中，可以用來(lái)進(jìn)行各類(lèi)可視化模擬(如電性能、熱性能分析等)，用以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性和可行性。

        網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展又給電子封裝CAD的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了新的空間。局域網(wǎng)和Intranet技術(shù)用于企業(yè)內(nèi)部，基本上結(jié)束了單機(jī)應(yīng)用的歷史，也只有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展才使得CAD與CAM、CAPP、PDM和ERP等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化成為可能?；ヂ?lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的發(fā)展，將重要的商務(wù)系統(tǒng)與關(guān)鍵支持者(客戶(hù)、雇員、供應(yīng)商、分銷(xiāo)商)連接起來(lái)。為配合電子商務(wù)的發(fā)展，CAD系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)。目前國(guó)際上大多數(shù)企業(yè)的CAD系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收集客戶(hù)需求信息，并完成部分設(shè)計(jì)進(jìn)程。

        3 .結(jié)束語(yǔ)

        強(qiáng)大的需要牽引和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展會(huì)給電子封裝CAD提出新的要求。不難想象，電子封裝CAD將很快完成從單點(diǎn)技術(shù)到知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的綜合應(yīng)用，從信息孤島到企業(yè)級(jí)協(xié)同甚至全球性協(xié)同的轉(zhuǎn)換。我國(guó)封裝行業(yè)面臨著巨大的考驗(yàn)，但這也給我們提供了新的發(fā)展空間。