為解決SOC片上系統的設計瓶頸，SiP（system in Package）微系統技術已成為最普遍的應用手段。SiP能在同一個封裝基板上布局多個裸die，實現了系統間快速互聯互通。 SiP的實現有兩種形式，一種是傳統BGA形式，它利用封裝基板互連，可以通過ubump或wirebond進行die和基板連通；另一種是2.5D、3DIC先進封裝形式，利用interposer（硅中介層）及TSV（硅通孔）實現水平RDL布局及垂直方向通孔連接。 本文介紹的是利用芯和半導體Hermes 3D軟件，實現“倒裝焊-金線（FC-BW）BGA封裝的電磁場仿真”的應用。通過Hermes 3D快速的版圖導入、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。它支持主流版圖文件導入，例如mcm、sip、brd、dxf、dwg、gds、ODB++、PADs等文件格式；支持版圖在軟件內自動或手動隨意截取操作；采用3D FEM求解引擎，能對各類3D結構準確仿真建模；支持多種端口激勵添加，例如lumped port、wave port、coax port、annular port等；支持HFSS工程腳本導出，方便用戶橫向對比仿真精度。

2.導入FC-BW BGA版圖文件

Hermes 3D能夠快速導入.sip版圖格式。其中，版圖中的nets可以全部導入，也可以根據需求選擇性導入。 當導入版圖文件時，所有相關金屬層、過孔、介質的材料信息也會一并導入，生成疊層文件，用于仿真求解。

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

3. 仿真前設置

（1）添加FC結構的ubumpHermes 3D提供ubump自動添加功能，選中die結構，創建ubump模板，軟件會在封裝的finout位置添加對應的ubump結構。

首先找到FC連接的die名稱：

點擊Edit進入ubump創建窗口：

自定義ubump模板：

軟件自動在finout位置布滿ubump結構：

（2）按網絡nets進行版圖切割Hermes 3D支持信號網絡選擇，然后根據nets區域可自動進行版圖切割，操作如下。 連續選擇需要仿真的nets和參考地：

點擊Clip Design，開始切割版圖：

選擇切割方式，開始切割：

最終根據選擇nets，自動完成版圖切割：

（3）激勵端口添加

版圖切割完成后，用戶必須添加端口激勵才能仿真。本文以差分nets添加激勵端口為例，進行演示。

首先點擊Generate Ports：

勾選nets相關的component，點擊Generate生成激勵ports：

此時在ubump和wirebond端點處自動添加了環形激勵端口，如下圖所示：

（4）提交電磁場仿真

首先添加仿真分析類型：

接著設置掃頻范圍：

最后提交仿真任務：

4.仿真結果分析

Hermes 3D完成BGA封裝仿真后，用戶可利用芯和半導體的s參數后處理工具SnpExpert進行結果查看和指標分析。 首先導入s參數，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模式顯示所有指標曲線結果：

總結本文通過實際案例介紹了Hermes 3D進行倒裝焊-金線（FC-BW）BGA封裝的電磁場仿真流程，并利用SnpExpert軟件進行S參數分析。 Hermes 3D提供了向導式的建模流程，并簡化了疊層建立與設置。這種方案不需要用戶太過關注復雜的軟件設置，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。

原文標題：【應用案例】如何快速實現倒裝焊-金線混合的BGA封裝建模仿真？

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審核編輯：劉清