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复归于道——封装改道芯片业
许居衍
“历史事件犹如枝上嫩芽,总在它要长出的地方露头,结出果子。”
2003年,x86 CPU升级到64位,由于登纳德等效缩放(Dennard Equivalent Scaling)失灵,时钟频率止步于4 GHz。为降低功耗、提高算力,处理器分别于2006、2010年进入了多核和异构计算时代,从而为异构封装打通了增长的快车道。2016年发生了两起不同而又相关的事件:以摩尔定律(Moore’s Law)为指导的“国际半导体技术路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors,简称ITRS)”,在IEEE“重启计算倡议”的协同下,更换为“国际器件与系统路线图(International Roadmap for Devices and Systems,简称IRDS)”,权威刊物《Nature》指出“半导体行业将很快放弃摩尔定律”;与此同时,苹果iPhone 7上搭载集成多核CPU和多个GPU的A10处理器,采用了台积电(TSMC)的集成扇出(InFO)先进封装技术。而就在这一年,晶圆级封装技术(WLP)在经过多年平缓增长后猛增一倍,从2015年的244亿美元增加到500亿美元,并从此高速增长。
这些事件表明,提出多年的“拓展摩尔”(More than Moore)终于在“后摩尔时代”迎来了高潮。异构/异质集成激发了多芯片封装(MCP)/多芯片模组(MCM)的发展,有望在当前芯片产业基础上催生新的产业生态系统和新的商业模式。
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许居衍. 复归于道——封装改道芯片业[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 1-3.
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基于TSV硅转接板封装结构的力学可靠性分析
杨静,王波,刘勇
TSV硅转接板是3D IC封装技术的一项重要应用,其力学可靠性是影响系统集成的关键问题。以某TSV硅转接板封装结构为对象,采用有限元方法开展了封装、服役过程中应力应变特性和热疲劳寿命研究,分析了基板材料对封装结构力学可靠性的影响,提出了基板材料优选思路。论文提出的分析方法可用作此类封装结构设计优化以及结构力学可靠性初步验证的手段,可以提高设计效率,缩短研制周期。
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杨静,王波,刘勇. 基于TSV硅转接板封装结构的力学可靠性分析[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 4-7.
YANG Jing, WANG Bo, LIU Yong. Mechanical Reliability Analysis of the Packaging Architecture with TSV Interposer[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 4-7.
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HTCC产品气密性封装的平行缝焊工艺研究
陈 曦,甘志华,苗春蕾
平行缝焊作为气密性封装的一种重要封装形式,以其适用范围广、可靠性高等优势被广泛应用。在高温共烧陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramics, HTCC )产品气密性封装应用时,有诸多因素可能会引起产品密封不合格,导致电路失效。从产品盖板和底座的清洁度、预焊过程控制、封装夹具制作及封装参数的设置4个方面研究了平行缝焊工艺对HTCC产品气密性封装效果的影响。研究结果显示,为减少平行缝焊时陶瓷管壳所受到的热冲击,在脉冲周期内脉冲宽度要短,焊封能量应尽可能小,同时平行缝焊工艺中非封装参数影响的焊道质量也会影响HTCC产品气密性封装的效果。
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陈 曦,甘志华,苗春蕾. HTCC产品气密性封装的平行缝焊工艺研究[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 8-12.
CHEN Xi, GAN Zhihua, MIAO Chunlei. Study of Parallel Seam Sealing Process on HTCC Hermetic Packaging[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 8-12.
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塑封器件分层检测不合格原因探讨
马清桃,王伯淳,王瑞崧
在塑封半导体器件内部裂纹、空洞和分层缺陷的检测中,同样的样品不同单位、不同试验人员总会出现一些器件检测结果不一致的情况。为研究导致检测结果不一致的原因,通过对超声扫描检测技术原理和适用判据标准的阐述,对不同设备的比对验证以及对塑封器件材料的吸湿影响试验和分析,探讨了塑封器件分层检测不合格和不一致的原因,为同行业者提供借鉴和参考。
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马清桃,王伯淳,王瑞崧. 塑封器件分层检测不合格原因探讨[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 13-16.
MA Qingtao, WANG Bochun, WANG Ruisong. Unqualified Analysis about Delamination Testing of the Plastic Encapsulated Microcircuit[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 13-16.
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一种高效测试交流参数的方法研究
赵 桦,章慧彬
随着科学技术的快速发展,集成电路都朝着高速、高精度方向发展,对保障电路质量的电路测试的速度和精度也提出了新的要求,尤其在交流参数测试方面要求也越来越高。为了实现比传统的测试方式更加快速准确的交流参数测试,利用V93000集成电路测试系统,通过对Smart Scale卡上pin脚通道的时间测试单元(TMU)进行编程控制,即可达到目标。
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赵 桦,章慧彬. 一种高效测试交流参数的方法研究[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 17-19.
ZHAO Hua, ZHANG Huibin. Research on a Way of Testing AC Parameter Efficiently[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 17-19.
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应用于抗辐照FPGA的多标准I/O电路设计
王雪萍,曹 靓
针对工业控制、航空航天等多种复杂的电磁辐射环境中对大规模FPGA器件及高速数据传输的迫切需求,设计了一种可应用于抗辐照FPGA的多标准I/O电路。该I/O电路中输入/输出寄存器均采用三模冗余(TMR)技术进行了抗辐照加固,能够支持14种电平标准,实现宽电压范围调节。该抗辐照FPGA抗单粒子翻转(SEU)大于37 MeV?cm2/mg。仿真及测试结果表明,该I/O电路满足设计要求。
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王雪萍,曹 靓. 应用于抗辐照FPGA的多标准I/O电路设计[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 20-25.
WANG Xueping, CAO Liang. Design of a Multi-Standard I/O Circuit Applied in Radiation-Tolerant FPGA[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 20-25.
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一种限流值可调节的过流保护电路设计
王柱荣
针对直流电源供电电路,常见的过流保护措施预先确定的限流规格不能跟随实际负载电流值进行调节。设计了基于精密运算放大器的电流检测、MCU处理单元的AD采样与运算和MOSFET关断控制电路的电流过载保护电路。着重分析了电路动态调节限流值和启动过载保护的工作原理。在设计的实验电路上,验证了电路有效性和稳定性,表明设计获得了预期的结果。
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王柱荣. 一种限流值可调节的过流保护电路设计[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 26-28.
WANG Zhurong. Design of Overload Current Adjustable Protection Circuit[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 26-28.
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基于STM32F103控制的NAND_FLASH数据处理实现
孙 舟, 赵 正, 郭 奇,钱宏文, 饶 飞,杨文豪
设计了一种通过STM32F103控制的NAND_FLASH模块化、小型化的数据记录模块,数据记录模块通过McBsp高速通信总线接收航空飞行装置在运行过程中检测到的故障模式及机载总线下发的状态信息等数据,经数据处理后将有效数据进行存储。当需要时,上位机可通过系统对外接口将数据取出,并通过软件对数据进行时间轴、模块化、图表化整理,便于记录系统的运行历史、分析系统的运行状态。该数据记录模块通过USB实现存储模块数据读写并通过RS232下发控制指令实现数据存取与验证,最后通过模拟系统总体功能测试验证了存储模块的各项工作性能和可靠性。
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孙 舟, 赵 正, 郭 奇,钱宏文, 饶 飞,杨文豪. 基于STM32F103控制的NAND_FLASH数据处理实现[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 29-33.
SUN Zhou, ZHAO Zheng, GUO Qi, QIAN Hongwen, RAO Fei, YANG Wenhao. Realization of NAND_FLASH Data Processing Based on STM32F103[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 29-33.
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基于非均匀采样的稀疏信号恢复FPGA实现技术研究
傅建军,刘琛琛,许 伟
针对宽频段非均匀采样信号恢复的FPGA实现进行了技术研究。以非均匀采样器作为频域稀疏信号的压缩采样模型,应用快速迭代阈值收缩算法(FISTA)求解基于L1范数最小化的稀疏信号恢复优化问题-基追踪抗量化噪声,提出了对求解过程的近似处理方法,使得硬件实现难度大幅降低,最终给出了基于FISTA的信号恢复算法在FPGA上的实现方法,并编写了Verilog HDL代码在逻辑电路仿真工具上进行了仿真,算法运行时间为6.7 ms。结果表明所设计的恢复电路能够正确运行,且具备良好的实时性能。
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傅建军,刘琛琛,许 伟. 基于非均匀采样的稀疏信号恢复FPGA实现技术研究[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 36-38.
FU Jianjun, LIU Chenchen, XU Wei. Research on FPGA Implementation Technology of Sparse Signal Recovery Based on Non-Uniform Sampling[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 36-38.
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一种新型温度补偿方式的带隙基准电压源
都文和,刘 睿,程秀娟,杨占宇
设计产生正、负温度系数电压的电路,在传统基准电压源电路的基础上引入新型具有负温度系数电压的补偿电路,使基准的温度系数大大降低。设计基于中芯国际SMIC 0.18 μm工艺,仿真结果表明:在工作电压5 V及环境温度27 ℃下,输出电压为1.3 V;在0~145 ℃温度变化范围内,温度系数为4.46×10-6/℃。采用二级运放结构,在低频时电源电压抑制比(PSRR)为-73.66 dB;完成了版图设计,版图尺寸为81.44 μm×129.47 μm。
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都文和,刘 睿,程秀娟,杨占宇. 一种新型温度补偿方式的带隙基准电压源[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 39-43.
DU Wenhe,LIU Rui,CHENG Xiujuan,YANG Zhanyu. A New Type of Temperature Compensation Mode Bandgap Reference Voltage Source[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 39-43.
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不同层面缺陷地对功率放大器的影响
李 贺
论述了位于不用层面的缺陷地结构(DGS)应用于功率放大器的设计。一种是在微带线的两侧接地面刻蚀DGS,另一种是在微带线的背面接地刻蚀DGS,通过ADS Momentum仿真确定DGS的尺寸,并将这两种DGS应用到一款4 W功率放大器中进行仿真和实际制板测试。实测结果显示在微带线两侧接地面刻蚀DGS的功率放大器在输出功率为34.76 dBm时改善二次谐波13 dB,且输出功率和功率附加效率(PAE)优于不刻蚀DGS的功率放大器;在微带线背面接地面刻蚀DGS的功率放大器在输出功率为34.21 dBm时改善二次谐波28 dB,由于DGS结构改变了正面微带线的特征阻抗,所以输出功率和功率附加效率低于不刻蚀DGS的功率放大器。
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李 贺. 不同层面缺陷地对功率放大器的影响[J]. 电子与封装, 2019, 19(10): 44-48.
LI He. Influences of Defected Ground Structure on Different Ground Planes in RF Power Amplifier[J]. Electronics and Packaging, 2019, 19(10): 44-48.
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