倒装芯片设计的布线技术，布通率高达100%【上篇】
品慧电子讯本文介绍了在伪单层上完成重新布线层布线的一种方法。这些技术将重新布线层的布线问题转变成为典型的通道布线问题。利用这种方法可以做到百分之百的布通率，并且最大限度地减小了两层布线的面积。写在前面的话：由于本篇文章讲解布线比较细，所以篇幅过长，小编为了方便大家阅读分成了两部分为大家讲解，希望大家敬请关注。
倒装芯片设计的布线技术，布通率高达100%【下篇】
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工程师在倒装芯片设计中经常使用重新布线层(RDL)将I/O焊盘重新分配到凸点焊盘，整个过程不会改变I/O焊盘布局。然而，传统布线能力可能不足以处理大规模的设计，因为在这些设计中重新布线层可能非常拥挤，特别是在使用不是最优化的I/O凸点分配方法情况下。这种情况下即使采用人工布线，在一个层内也不可能完成所有布线。随着对更多输入/输出(I/O)要求的提高，传统线绑定封装将不能有效支持上千的I/O。倒装芯片装配技术被广泛用于代替线绑定技术，因为它不仅能减小芯片面积，而且支持多得多的I/O。倒装芯片还能极大地减小电感，从而支持高速信号，并拥有更好的热传导性能。倒装芯片球栅阵列(FCBGA)也被越来越多地用于高I/O数量的芯片。
图1：倒装芯片横截面：信号线经过包括重新布线层在内的三个面。重新布线层(RDL)是倒装芯片组件中芯片与封装之间的接口界面(图1)。重新布线层是一个额外的金属层，由核心金属顶部走线组成，用于将裸片的I/O焊盘向外绑定到诸如凸点焊盘等其它位置。凸点通常以栅格图案布置，每个凸点都浇铸有两个焊盘(一个在顶部，一个在底部)，它们分别连接重新布线层和封装基板。因此重新布线层被用作连接I/O焊盘和凸点焊盘的层。
图2：自由分配(FA)和预分配(PA)是两种焊盘分配方法。外围I/O(PI/O)和区域I/O(AI/O)是两种倒装芯片结构。123下一页> - 第一页：重新布线层(RDL)
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倒装芯片结构与焊盘分配以往研究已经明确了两种倒装芯片结构和两种焊盘分配方法，如图2所示。自由分配(FA)和预分配(PA)是两种焊盘分配方法，而外围I/O(PI/O)和区域I/O(AI/O)是两种倒装芯片结构。两种焊盘分配方法的区别在于凸点焊盘和I/O焊盘之间的映射是否定义为输入。自由分配的问题是，每个I/O焊盘都可以自由分配到任意凸点焊盘，因此分配与布线需要一起考虑。而对预分配来说，每个I/O焊盘必须连接指定的凸点焊盘，因此需要解决复杂的交叉连接问题。预分配问题的解决比自动分配要难，但对设计师来说则更加方便。两种倒装芯片结构分别代表不同的I/O布局图案。AI/O和PI/O的挑战分别在于将I/O放在中心区域和将I/O放在裸片外围。目前PI/O更加流行，因为它简单，设计成本低，虽然AI/O理论上可以提供更好的性能。图3给出了一个PI/O例子。外围一圈绿色矩形代表I/O焊盘。红色和黄色圆圈代表电源和地凸点，而蓝色圆圈代表信号凸点。位于裸片中央的那些电源/地凸点被分类为网状类型，信号凸点被分类为栅格类型。
图3：重新布线层顶视图，图中显示了栅格图案的凸点焊盘和外围的I/O焊盘。上述所有工作都集中在单层布线。它们将布线限制在一个金属层，每个网络都必须在这个层完成布线。一般的目标是尽可能地减少走线长度。优化算法需要在布通率为100%的前提下完成。这种方法被证明可以很好地解决每种重新布线层的布线问题，前提是存在单层解决方案。<上一页123下一页> - 第一页：重新布线层(RDL)
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实用的重新布线层布线方案重新布线层布线和凸点分配都是额外的实现任务，它们有助于设计从线绑定过渡到倒装芯片。凸点分配的意思是将每个凸点分配到指定的I/O焊盘。由于对大多数设计来说I/O焊盘位于裸片外围，因此飞线和信号走线看起来像是从芯片中心到四周边界的网状图案。图3显示的是一个使用两层重新布线层的真实比例设计例子。金属层10(M10)和金属层9(M9)完成所有信号网络布线，并分别实现电源/地(PG)网格和电源布线。通常有数量众多的信号网络需要布线。凸点焊盘的占用面积比较大，在布线阶段常被认为是影响布线的障碍。
图4：拥挤的重新布线层的布线解决方案。图4(a)显示了一个拥挤的重新布线层例子，其中netA、netB……netF这6条网络显示为飞线。这种设计如此拥塞，以致于在单个层(如M10)上根本不可能达到100%的布通率。一种解决方案是增加重新布线层(如M10)的面积。这相当于增加裸片尺寸，如图4(b)所示。另外一种解决方案是再增加一层重新布线层(如M11)，如图4(c)所示。虽然从工程角度看具有实际可操作性，但从成本角度看两种解决方案都是不可接受的。<上一页123
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