基于APD的2.5D封装中介层自动化设计

由于高带宽存储器（High Bandwidth Memory，HBM）的高带宽特性，在2.5D封装中介层（Interposer）的版图设计过程中存在大量HBM接口的连线需要手动完成。介绍了如何使用SKILL语言在Allegro封装设计工具 (Allegro Package Design，APD) 中实现HBM接口的自动布线，将原来的手动布线时间从2周缩短到10 min，大大压缩设计周期。 在电子封装领域，2.5D封装是一种先进的封装技术，其中使用了高带宽存储器（HBM）来实现更高的数据传输速率和更高效的系统集成。2.5D封装的关键组件是中介层（Interposer），它作为一个平台，连接ASIC芯片与HBM。然而，HBM的高带宽特性使得在中介层的版图设计中需要处理大量的布线工作，特别是HBM接口的连接。传统上，这种布线是手动完成的，耗时且容易出错。 在本文中，作者探讨了如何利用Allegro Package Design (APD) 工具并结合SKILL语言来实现HBM接口的自动布线，显著提高了设计效率。SKILL是一种强大的脚本语言，用于定制Allegro的设计流程。通过编程，可以自动化原本繁琐的手动布线过程，将设计周期从两周缩短至仅10分钟。 2.5D封装中，Interposer借助硅通孔（TSV）技术将ASIC与HBM之间的信号传递，同时利用Interposer上的小尺寸线宽和线间距实现高密度布线。HBM自身是多层DRAM的堆叠，能提供极高的带宽。在版图设计中，需要连接超过1700个网络，包括地孔和地隔离，手工布线需要大约一周的时间。 手动布线通常包括四个步骤：导入扇出文件、连接HBM接口网络、添加地屏蔽和VSS Via。这些步骤均可以被自动化，例如，通过将原有设计的Sub-drawing转换为脚本并在SKILL中调用，实现自动导入；通过获取每个连线的四个关键点坐标，利用for循环遍历所有坐标，用axlDBCreatLine命令进行自动连线；通过获取地线端点坐标，用axlDBCreatVia命令自动插入VSS Via；同样使用axlDBCreatLine在Ib层创建地平面连接。 开发自动布线工具的算法实现关键在于解析和组织各个布线元素，如点坐标和线段信息，然后通过SKILL指令高效地执行这些任务。这种方法不仅提高了设计效率，还减少了人为错误的可能性，对于推动2.5D封装设计的工业化进程具有重大意义。 总结来说，基于APD的2.5D封装中介层自动化设计通过运用SKILL语言实现了HBM接口的高效布线，降低了设计复杂性，提升了设计质量，同时也大大减少了设计周期，是应对高带宽存储器集成封装挑战的有效解决方案。这一自动化设计方法有望成为未来2.5D封装设计的标准实践，进一步推动半导体行业的发展。