封裝CAD技術(shù)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)硬件性價(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專用功能，也開(kāi)發(fā)了很多HIC專用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)已有不少專著介紹，也有很多專門軟件問(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)。 一些軟件公司為此開(kāi)發(fā)了專門的封裝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€性分析用來(lái)預(yù)測(cè)布線能力、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)用戶輸入的緩沖層和母線計(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)生封裝和用戶指定的要在電路仿真中使用的傳輸線模型(微帶線，帶狀線等)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％以內(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，即將各類元器件、布線、介質(zhì)以及各種通用比芯片和專用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、雇員、供應(yīng)商、分銷商)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。