eng
Выпуск #3/2022
Ш. Шугаепов, Е. Ермолаев, В. Егошин, А. Решетников
РАЗРАБОТКА МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ КОРПУСОВ В АО «ЗПП» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПР
РАЗРАБОТКА МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ КОРПУСОВ В АО «ЗПП» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПР
Просмотры: 1077
DOI: 10.22184/1992-4178.2022.214.3.104.109
Рассказано о разработке металлокерамических корпусов с использованием САПР, а также приведены примеры изделий, созданных в АО «Завод полупроводниковых приборов» (АО «ЗПП»). Отмечено, что на данный момент, благодаря техническому перевооружению и новым освоенным САПР АО «ЗПП» может проводить разработку на уровне мировых лидеров и поставлять первые партии изделий в срок от трех месяцев.
Рассказано о разработке металлокерамических корпусов с использованием САПР, а также приведены примеры изделий, созданных в АО «Завод полупроводниковых приборов» (АО «ЗПП»). Отмечено, что на данный момент, благодаря техническому перевооружению и новым освоенным САПР АО «ЗПП» может проводить разработку на уровне мировых лидеров и поставлять первые партии изделий в срок от трех месяцев.
Разработка металлокерамических корпусов в АО «ЗПП»
с использованием САПР
Ш. Шугаепов , Е. Ермолаев , В. Егошин , А. Решетников
АО «Завод полупроводниковых приборов» (АО «ЗПП») начал выпускать металлокерамические корпуса для интегральных схем (ИС) уже в конце 1970‑х годов.
С 2009 года ведется перевооружение производственно-технической базы на предприятии с целью выйти на один уровень с ведущими мировыми производителями. Этой цели было бы трудно достичь, не обновив работу конструкторских и технологических бюро предприятия. В статье рассказывается о разработке металлокерамических корпусов с использованием САПР, а также приводятся примеры изделий, созданных в АО «ЗПП».
Требования к корпусам для ИС изменились в последние годы, потребность в электронных приборах со сложной конструкцией и необходимость уменьшения размеров микросхем привели к появлению новых требований к корпусам:
Повысились требования к скорости разработки, минимизации ошибок на этапе проектирования, а также к функциональной безопасности изделий.
Имеющиеся на 2009 год на предприятии САПР не позволяли надежно выполнить все эти требования. С конца 2000‑х годов мы начали поиск САПР, которые обеспечили бы выполнение всех необходимых для нас основных требований:
Таким образом, рассматриваемый программный продукт должен повысить скорость и качество разработки корпусов для изделий микроэлектроники, обеспечивая разработчиков современными инструментами прототипирования, верификации и тестирования СБИС.
Кроме того, потребность в увеличении скорости создания изделий требовала запараллелить процессы разработки чипа, корпуса, платы и изделия. Также возникла сложность совместимости механических и электрических САПР.
Так как АО «Завод полупроводниковых приборов» обладает полным циклом изготовления металлокерамических корпусов (от приготовления материала до конечного изделия) и работает со многими потребителями и поставщиками услуг, а также учитывая, что на смежных предприятиях внедрены разнообразные САПР, мы не смогли остановиться на выборе какого-то определенного продукта. Нам пришлось освоить несколько САПР, позволяющих закрыть все наши текущие задачи.
Совместно с компанией ООО «Инженерные решения» ведутся работы по математическому моделированию топологии корпусов микросхем, печатных плат и систем в целом. Проводится анализ распределения токовых нагрузок и падений напряжения, с учетом теплового состояния электронного модуля. Оцениваются создаваемые электронным модулем электромагнитные излучения (ЭМИ), оптимизируются системы питания для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Верифицируется целостность сигналов высокоскоростных интерфейсов (DDR / LPDDR – 3 / 4 / 5, PCIe gen. 2 / 3 / 4 / 5, SATA, USB, SPF+, Gigabit Ethernet, 10GBase и др.).
Основная идея нашего сотрудничества заключается в том, что мы с нашими заказчиками создаем дополняющие инженерные команды. Такой подход позволяет обеспечивать высочайший уровень компетенций при реализации самых сложных проектов.
АО «ЗПП» совместно с компанией ООО «Инженерные решения» проводила верификацию корпуса с интерфейсом USB 3.0. Для исследования был взят типовой канал передачи данных (рис. 1 и 2).
В процессе расчета вместо типовых моделей корпуса (Pkg) микросхемы были использованы модели S-параметров извлеченных дифференциальных пар. На рис. 3 показана модель типового корпуса для представления об объекте исследования.
Расчеты полного канала передачи данных показывают, что без дополнительных тонких настроек временные диаграммы (рис. 4 и 5) обладают определенным запасом.
В результате проведенного исследования можно сделать вывод о возможности применения спроектированного корпуса в изделиях с учетом верификации полного канала передачи данных.
Приведем также для примера чертежи и характеристики нескольких корпусов, разработанных в АО «ЗПП» (рис. 6–8, табл. 1, 2).
На данный момент, благодаря техническому перевооружению и новым освоенным САПР АО «Завод полупроводниковых приборов» может проводить разработку на уровне мировых лидеров и поставлять первые партии изделий в срок от трех месяцев. ●
с использованием САПР
Ш. Шугаепов , Е. Ермолаев , В. Егошин , А. Решетников
АО «Завод полупроводниковых приборов» (АО «ЗПП») начал выпускать металлокерамические корпуса для интегральных схем (ИС) уже в конце 1970‑х годов.
С 2009 года ведется перевооружение производственно-технической базы на предприятии с целью выйти на один уровень с ведущими мировыми производителями. Этой цели было бы трудно достичь, не обновив работу конструкторских и технологических бюро предприятия. В статье рассказывается о разработке металлокерамических корпусов с использованием САПР, а также приводятся примеры изделий, созданных в АО «ЗПП».
Требования к корпусам для ИС изменились в последние годы, потребность в электронных приборах со сложной конструкцией и необходимость уменьшения размеров микросхем привели к появлению новых требований к корпусам:
- установка в один корпус нескольких кристаллов – микросборки;
- установка на корпуса дополнительных пассивных элементов;
- предъявление к проводникам требований по скорости передачи сигнала;
- минимизация габаритных размеров и максимальное увеличение функциональной нагрузки и др.
Повысились требования к скорости разработки, минимизации ошибок на этапе проектирования, а также к функциональной безопасности изделий.
Имеющиеся на 2009 год на предприятии САПР не позволяли надежно выполнить все эти требования. С конца 2000‑х годов мы начали поиск САПР, которые обеспечили бы выполнение всех необходимых для нас основных требований:
- разработка топологии с возможностью задания правил проектирования;
- импорт конструктива подложки / корпуса из DXF-файла;
- редактор стека слоев, калькулятор импеданса;
- индикация имени цепи на проводнике, полигоне и выводе;
- поддержка трассировки дифференциальных пар;
- автоматическая «доводка» связей;
- возможность использования формул для задания правил выравнивания по длине;
- электрические правила и ограничения (задержки, перекрестные помехи и др.);
- учет задержек в переходных отверстиях;
- контроль прохождения проводников над прорезями в полигонах;
- экспорт файлов DXF, ODB++, PDF;
- трассировка сигналов группами;
- динамические полигоны с автообновлением;
- создание и редактирование 3D-стека для быстрой сборки и оптимизации стека;
- проектирование проволочных соединений с разными слоями подложки, а также сборка нескольких чипов в одну «этажерку»;
- автоматическое выравнивание задержек распространения сигнала;
- динамический контроль фазы сигнала;
- наборы правил для DFM / DFA.
Таким образом, рассматриваемый программный продукт должен повысить скорость и качество разработки корпусов для изделий микроэлектроники, обеспечивая разработчиков современными инструментами прототипирования, верификации и тестирования СБИС.
Кроме того, потребность в увеличении скорости создания изделий требовала запараллелить процессы разработки чипа, корпуса, платы и изделия. Также возникла сложность совместимости механических и электрических САПР.
Так как АО «Завод полупроводниковых приборов» обладает полным циклом изготовления металлокерамических корпусов (от приготовления материала до конечного изделия) и работает со многими потребителями и поставщиками услуг, а также учитывая, что на смежных предприятиях внедрены разнообразные САПР, мы не смогли остановиться на выборе какого-то определенного продукта. Нам пришлось освоить несколько САПР, позволяющих закрыть все наши текущие задачи.
Совместно с компанией ООО «Инженерные решения» ведутся работы по математическому моделированию топологии корпусов микросхем, печатных плат и систем в целом. Проводится анализ распределения токовых нагрузок и падений напряжения, с учетом теплового состояния электронного модуля. Оцениваются создаваемые электронным модулем электромагнитные излучения (ЭМИ), оптимизируются системы питания для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Верифицируется целостность сигналов высокоскоростных интерфейсов (DDR / LPDDR – 3 / 4 / 5, PCIe gen. 2 / 3 / 4 / 5, SATA, USB, SPF+, Gigabit Ethernet, 10GBase и др.).
Основная идея нашего сотрудничества заключается в том, что мы с нашими заказчиками создаем дополняющие инженерные команды. Такой подход позволяет обеспечивать высочайший уровень компетенций при реализации самых сложных проектов.
АО «ЗПП» совместно с компанией ООО «Инженерные решения» проводила верификацию корпуса с интерфейсом USB 3.0. Для исследования был взят типовой канал передачи данных (рис. 1 и 2).
В процессе расчета вместо типовых моделей корпуса (Pkg) микросхемы были использованы модели S-параметров извлеченных дифференциальных пар. На рис. 3 показана модель типового корпуса для представления об объекте исследования.
Расчеты полного канала передачи данных показывают, что без дополнительных тонких настроек временные диаграммы (рис. 4 и 5) обладают определенным запасом.
В результате проведенного исследования можно сделать вывод о возможности применения спроектированного корпуса в изделиях с учетом верификации полного канала передачи данных.
Приведем также для примера чертежи и характеристики нескольких корпусов, разработанных в АО «ЗПП» (рис. 6–8, табл. 1, 2).
На данный момент, благодаря техническому перевооружению и новым освоенным САПР АО «Завод полупроводниковых приборов» может проводить разработку на уровне мировых лидеров и поставлять первые партии изделий в срок от трех месяцев. ●
Отзывы читателей
