用于倒裝芯片設(shè)計(jì)的重新布線層布線技術(shù)解析

工程師在倒裝芯片設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用重新布線層（RDL）將I/O焊盤(pán)重新分配到凸點(diǎn)焊盤(pán)，整個(gè)過(guò)程不會(huì)改變I/O焊盤(pán)布局。然而，傳統(tǒng)布線能力可能不足以處理大規(guī)模的設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谶@些設(shè)計(jì)中重新布線層可能非常擁擠，特別是在使用不是最優(yōu)化的I/O凸點(diǎn)分配方法情況下。這種情況下即使采用人工布線，在一個(gè)層內(nèi)也不可能完成所有布線。
　　隨著對(duì)更多輸入/輸出（I/O）要求的提高，傳統(tǒng)線綁定封裝將不能有效支持上千的I/O。倒裝芯片裝配技術(shù)被廣泛用于代替線綁定技術(shù)，因?yàn)樗粌H能減小芯片面積，而且支持多得多的I/O。倒裝芯片還能極大地減小電感，從而支持高速信號(hào)，并擁有更好的熱傳導(dǎo)性能。倒裝芯片球柵陣列（FCBGA）也被越來(lái)越多地用于高I/O數(shù)量的芯片。
　　
　　圖1：倒裝芯片橫截面：信號(hào)線經(jīng)過(guò)包括重新布線層在內(nèi)的三個(gè)面。
　　重新布線層（RDL）是倒裝芯片組件中芯片與封裝之間的接口界面（圖1）。重新布線層是一個(gè)額外的金屬層，由核心金屬頂部走線組成，用于將裸片的I/O焊盤(pán)向外綁定到諸如凸點(diǎn)焊盤(pán)等其它位置。凸點(diǎn)通常以柵格圖案布置，每個(gè)凸點(diǎn)都澆鑄有兩個(gè)焊盤(pán)（一個(gè)在頂部，一個(gè)在底部），它們分別連接重新布線層和封裝基板。因此重新布線層被用作連接I/O焊盤(pán)和凸點(diǎn)焊盤(pán)的層。
　　
　　圖2：自由分配（FA）和預(yù)分配（PA）是兩種焊盤(pán)分配方法。外圍I/O（PI/O）和區(qū)域I/O（AI/O）是兩種倒裝芯片結(jié)構(gòu)。
　　倒裝芯片結(jié)構(gòu)與焊盤(pán)分配
　　以往研究已經(jīng)明確了兩種倒裝芯片結(jié)構(gòu)和兩種焊盤(pán)分配方法，如圖2所示。自由分配（FA）和預(yù)分配（PA）是兩種焊盤(pán)分配方法，而外圍I/O（PI/O）和區(qū)域I/O（AI/O）是兩種倒裝芯片結(jié)構(gòu)。
　　兩種焊盤(pán)分配方法的區(qū)別在于凸點(diǎn)焊盤(pán)和I/O焊盤(pán)之間的映射是否定義為輸入。自由分配的問(wèn)題是，每個(gè)I/O焊盤(pán)都可以自由分配到任意凸點(diǎn)焊盤(pán)，因此分配與布線需要一起考慮。而對(duì)預(yù)分配來(lái)說(shuō)，每個(gè)I/O焊盤(pán)必須連接指定的凸點(diǎn)焊盤(pán)，因此需要解決復(fù)雜的交叉連接問(wèn)題。預(yù)分配問(wèn)題的解決比自動(dòng)分配要難，但對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)則更加方便。
　　兩種倒裝芯片結(jié)構(gòu)分別代表不同的I/O布局圖案。AI/O和PI/O的挑戰(zhàn)分別在于將I/O放在中心區(qū)域和將I/O放在裸片外圍。目前PI/O更加流行，因?yàn)樗?jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低，雖然AI/O理論上可以提供更好的性能。