使用ANSYS RedHawk-CPA进行芯片封装协同分析.pdf

在当今的电子硬件开发领域，芯片封装协同分析是确保电子系统性能与稳定性的重要环节。使用ANSYS RedHawk-CPA进行芯片封装协同分析的文档提供了对这一过程的深入探讨，并强调了该工具在提升芯片封装设计精度和效率方面的重要性。 文档介绍了ANSYS RedHawk-CPA作为一款集成型的芯片封装协同分析解决方案。它基于ANSYS RedHawk软件，能够实现快速准确的封装布局建模，并满足片上电源完整性的仿真需求。这表明了在芯片设计阶段就需要考虑其封装布局对电源完整性的影响，以及它们之间协同工作的必要性。 接下来，文档详细描述了电子系统的设计原理，指出电子系统如移动电话或服务器是由集成电路(IC)、分立组件（电容器和电感器）、电源模块、调节器和散热系统等多种组件构成。文档强调了处理器和存储器等核心IC在系统中的关键作用，因为它们执行大部分的应用和数据处理功能，消耗更多功率，产生更多热量，并伴有电磁干扰（EMI）特性。因此，这些核心IC的功耗和热管理成为了设计中的重点和难点。 在功耗管理方面，随着技术的进步，电路设计人员在不断降低供电电压以减少功耗。然而，数字CMOS器件的阈值电压没有相应降低，这导致了提供给器件的噪声容限也随之减小，增加了设计的复杂性。为了保证电源配送网络(PDN)的可靠性，必须对系统进行优化和验证。 此外，文档还提到了封装设计的复杂性。随着对低成本和低功耗的不断追求，封装设计趋向于使用更少的层数来减少布线所需的基板面积，这就需要设计人员在有限的空间内设计出更为精细的电路。与此同时，低功耗设计方法可能导致数百个电源域的创建，使得封装及PCB设计的复杂性显著增加。这些趋势最终导致了封装阻抗的增大，增加了设计难度。 文档强调了在电源抵达芯片之前，系统会在芯片封装接口处出现压降的问题。这不仅适用于静态IR压降，动态压降的情况更为复杂，其中与时间相关的无源元件（特别是电感）发挥着关键作用。针对这一问题，ANSYS RedHawk-CPA能帮助设计人员无缝将封装数据纳入片上电源完整性仿真，从而提高仿真的精确度。 ANSYS RedHawk-CPA的工作流程包括了对封装数据的动态创建和使用，使得设计人员可以从早期的设计阶段一直到验收分析阶段都能应用这一工具进行芯片封装迭代。这种从设计到分析的无缝衔接，大大提高了设计的效率和最终芯片封装的性能。 使用ANSYS RedHawk-CPA进行芯片封装协同分析涉及到了芯片设计的多个方面，包括电源完整性、功耗管理、封装设计的复杂性以及系统性能优化等。文档提供的信息不仅有助于硬件开发工程师理解芯片封装分析的重要性和复杂性，也为他们提供了一套综合的解决方案，以确保电子系统在性能与稳定性方面达到最佳状态。