CN105740589B - 芯片散热和封装的自动判决装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种芯片散热和封装的自动判决装置，包括依次连接的电路行为仿真EDA工具、Prime_Time功耗分析工具、芯片发热仿真单元、封装选择判决单元以及封装类型对应的散热能力映射表；其中电路行为仿真EDA工具还接收测试激励程序数据和芯片电路网表信息；所述Prime_Time功耗分析工具还连接器件工艺库；PCB散热模型抽取单元连接所述芯片发热仿真单元并接收PCB板走线信息和电路板层数信息；substrate散热模拟模型抽取单元连接所述芯片发热仿真单元并接收封装substrate走线信息和封装substrate层数信息。即可根据芯片的封装底板substrate和PCB设计,以及芯片自身在不同典型激励下的功耗表现,准确判决出适合什么类型的封装形式,使仿真越来越准确。

Description

芯片散热和封装的自动判决装置和方法
技术领域
本发明涉及一种芯片散热和封装的自动判决装置和方法。
背景技术
随着SOC芯片的规模越来愈大,运行频率越来越高,芯片的功耗也随之越来越大，而过去的手持设备芯片的普通封装已经很难满足高性能SOC芯片的散热要求,芯片对封装的散热要求越来越高,常常都需要加上散热金属片和石墨烯等高散热性能封装材料才能满足高性能SOC芯片的功耗散热要求。
但是传统的封装评估中缺少和散热相关的评估平台,特别是自动化的芯片热量分析评估决策平台.通常都是通过工程师自身的经验来决定使用什么类型的封装。但是这样的缺点也很明显,需要依赖于十分资深的工程师经验,而且在生产前没有明确的各种发热和散热性能指标数据,不利于经验的积累和传承。
因此本发明提出了一种芯片散热和封装的自动判决装置和方法，可以根据芯片的封装底板substrate设计和PCB设计,然后再根据芯片自身在不同典型激励下的功耗表现,准确的判决出该款芯片适合使用什么类型的封装形式.在芯片生产前就可以准确的得到各种模拟数据,在不断的应用过程中可以不断返回来修正仿真的映射表关系,使仿真越来越准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种芯片散热和封装的自动判决装置和方法，可以根据芯片的封装底板substrate设计和PCB设计,然后再根据芯片自身在不同典型激励下的功耗表现,准确的判决出该款芯片适合使用什么类型的封装形式,使仿真越来越准确。
本发明自动判决装置是这样实现的：一种芯片散热和封装的自动判决装置，包括电路行为仿真EDA工具、Prime_Time功耗分析工具、器件工艺库、芯片发热仿真单元、不同功耗对应的发热量映射表、PCB散热模型抽取单元、substrate散热模拟模型抽取单元、封装选择判决单元以及封装类型对应的散热能力映射表；
所述电路行为仿真EDA工具、Prime_Time功耗分析工具、芯片发热仿真单元、所述封装选择判决单元以及封装类型对应的散热能力映射表依次连接；
所述电路行为仿真EDA工具还接收测试激励程序数据和芯片电路网表信息；
所述Prime_Time功耗分析工具还连接所述器件工艺库；
所述PCB散热模型抽取单元连接所述芯片发热仿真单元并接收PCB板走线信息和电路板层数信息；
所述substrate散热模拟模型抽取单元连接所述芯片发热仿真单元并接收封装substrate走线信息和封装substrate层数信息。
本发明自动判决方法是这样实现的：一种芯片散热和封装的自动判决方法，基于所述的芯片散热和封装的自动判决装置，包括：
(1)所述电路行为仿真EDA工具读入所述芯片电路网表信息和测试激励程序数据进行电路行为仿真，并将仿真波形文件送到所述Prime_Time功耗分析工具中；所述Prime_Time功耗分析工具收到仿真波形文件后,根据器件工艺库信息对每个芯片器件在仿真中的行为进行统计计算,得出整个芯片在运行激励程序时的功耗值,并把功耗值送往芯片发热仿真单元；
(2)所述PCB散热模型抽取单元根据所述PCB走线信息和电路板层数信息，将PCB的散热能力进行抽象模型化，将模型化后的PCB的散热模型送往芯片发热仿真单元；
(3)所述substrate散热模拟模型抽取单元负责根据substrate走线信息和substrate层数信息，将substrate的散热能力进行抽象模型化，将模型化后的substrate的散热模型送往芯片发热仿真单元；
(4)所述芯片发热仿真单元收到功耗值、PCB的散热模型以及substrate的散热模型后进行综合仿真计算,首先计算出芯片裸片在标准测试激励下功耗对应的发热量,然后再扣除PCB和substrate的散热能力,剩余的发热量就是封装本身需要承受的发热量，然后将对应激励下剩余的发热量数据送往封装选择判决单元；
所述封装选择判决单元接收到判断结果和发热评估后的数据后，根据封装类型对应的散热能力映射表进行封装选择,选择范围限制在同时满足符合封装形状、封装PIN脚数量、封装厚度、封装面积需求的封装类型中进行选择,将距离剩余发热量最接近的散热能力的封装形式作为判决结果输出；
其中，步骤(1)至(3)无先后顺序限制。
本发明具有如下优点：
1、根据芯片的封装底板substrate设计和PCB设计,然后再根据芯片自身在不同典型激励下的功耗表现，准确的判决出该款芯片适合使用什么类型的封装形式；
2、在芯片生产前就可以准确的得到各种模拟数据,在不断的应用过程中可以不断返回来修正仿真的映射表关系,使仿真越来越准确；
3、本发明中,两个映射表都可以更新，在不断的应用过程中,在每次芯片实际测试后都会返回来新的修正数据，这些修正仿真数据会被不断的更新到两个映射表中,使仿真越来越准确。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明芯片散热和封装的自动判决装置的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明自动判决装置包括电路行为仿真EDA工具100、Prime_Time功耗分析工具200、器件工艺库300、芯片发热仿真单元400、不同功耗对应的发热量映射表500、PCB散热模型抽取单元600、substrate散热模拟模型抽取单元700、封装选择判决单元800以及封装类型对应的散热能力映射表900；
所述电路行为仿真EDA工具100、Prime_Time功耗分析工具200、芯片发热仿真单元400、所述封装选择判决单元800以及封装类型对应的散热能力映射表900依次连接；
所述电路行为仿真EDA工具100还接收测试激励程序数据和芯片电路网表信息；
所述Prime_Time功耗分析工具200还连接所述器件工艺库300；
所述PCB散热模型抽取单元600连接所述芯片发热仿真单元400并接收PCB板走线信息和电路板层数信息；
所述substrate散热模拟模型抽取单元700连接所述芯片发热仿真单元400并接收封装substrate走线信息和封装substrate层数信息。
其中，上述几个重要的模块功能如下：
所述测试激励程序为常见的测试程序,比如DRY-STONE或者安兔兔测试程序等，测试激励程序用于在电路行为仿真EDA工具100对芯片进行电路仿真时,模拟电路运行标准测试程序时的电路行为；
所述芯片的电路网表，也就是芯片电路单元模型，包含芯片的全部电路基本器件单元,可以供电路行为仿真EDA工具100进行器件级电路仿真；
所述电路行为仿真EDA工具100,可以读入芯片设计网表信息和芯片运行的测试激励(即测试激励程序数据)，进行电路行为仿真并输出仿真波形文件；
所述Prime_Time功耗分析工具200用于根据波形文件和器件工艺库信息(工艺库300中记录了每个器件在翻转时和静止时的功耗),对每个器件在仿真中的行为进行统计计算,得出整个芯片在运行激励程序时的功耗值；
所述PCB散热模型抽取单元600负责根据PCB走线信息和电路板层数信息，将PCB的散热能力进行抽象模型化；
所述substrate散热模拟模型抽取单元700负责根据substrate走线信息和substrate层数信息,将substrate的散热能力进行抽象模型化；
所述芯片发热仿真单元400用于根据芯片功耗值、PCB的散热模型以及substrate的散热模型进行综合仿真计算,首先计算出芯片裸片在标准测试激励下功耗对应的发热量,然后再扣除PCB和substrate的散热能力,剩余的发热量就是封装本身需要承受的发热量；
所述封装选择判决单元800用于在接收到判断结果和发热评估后的数据后，根据封装类型对应的散热能力映射表进行封装选择,选择范围限制在同时满足符合封装形状、封装PIN脚数量、封装厚度、封装面积需求的封装类型中进行选择,将距离剩余发热量最接近的散热能力的封装形式作为判决结果输出。
基于所述的芯片散热和封装的自动判决装置，本发明自动判决方法：
(1)所述电路行为仿真EDA工具100读入所述芯片电路网表信息和测试激励程序数据进行电路行为仿真，并将仿真波形文件送到所述Prime_Time功耗分析工具200中；所述Prime_Time功耗分析工具200收到仿真波形文件后,根据器件工艺库300的信息对每个芯片器件在仿真中的行为进行统计计算,得出整个芯片在运行激励程序时的功耗值,并把功耗值送往芯片发热仿真单元400；
(2)所述PCB散热模型抽取单元600根据所述PCB走线信息和电路板层数信息，将PCB的散热能力进行抽象模型化，将模型化后的PCB的散热模型送往芯片发热仿真单元400；
(3)所述substrate散热模拟模型抽取单元700负责根据substrate走线信息和substrate层数信息，将substrate的散热能力进行抽象模型化，将模型化后的substrate的散热模型送往芯片发热仿真单元400；
(4)所述芯片发热仿真单元400收到功耗值、PCB的散热模型以及substrate的散热模型后进行综合仿真计算,首先计算出芯片裸片在标准测试激励下功耗对应的发热量,然后再扣除PCB和substrate的散热能力,剩余的发热量就是封装本身需要承受的发热量，然后将对应激励下剩余的发热量数据送往封装选择判决单元800；
所述封装选择判决单元800接收到的判断结果连同发热评估后的数据后，根据封装类型对应的散热能力映射表900进行封装选择,选择范围限制在同时满足符合封装形状、封装PIN脚数量、封装厚度、封装面积需求的封装类型中进行选择,将距离剩余发热量最接近的散热能力的封装形式作为判决结果输出；
其中，步骤(1)至(3)无先后顺序限制。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种芯片散热和封装的自动判决装置，其特征在于：包括电路行为仿真EDA工具、Prime_Time功耗分析工具、器件工艺库、芯片发热仿真单元、不同功耗对应的发热量映射表、PCB散热模型抽取单元、substrate散热模拟模型抽取单元、封装选择判决单元以及封装类型对应的散热能力映射表；
所述电路行为仿真EDA工具、Prime_Time功耗分析工具、芯片发热仿真单元、所述封装选择判决单元以及封装类型对应的散热能力映射表依次连接；
所述电路行为仿真EDA工具还接收测试激励程序数据和芯片电路网表信息；
所述Prime_Time功耗分析工具还连接所述器件工艺库；
所述PCB散热模型抽取单元连接所述芯片发热仿真单元并接收PCB板走线信息和电路板层数信息；
所述substrate散热模拟模型抽取单元连接所述芯片发热仿真单元并接收封装substrate走线信息和封装substrate层数信息。
2.一种芯片散热和封装的自动判决方法，其特征在于：提供如权利要求1所述的芯片散热和封装的自动判决装置，所述方法包括：
(1)所述电路行为仿真EDA工具读入所述芯片电路网表信息和测试激励程序数据进行电路行为仿真，并将仿真波形文件送到所述Prime_Time功耗分析工具中；所述Prime_Time功耗分析工具收到仿真波形文件后,根据器件工艺库信息对每个芯片器件在仿真中的行为进行统计计算,得出整个芯片在运行激励程序时的功耗值,并把功耗值送往芯片发热仿真单元；
(2)所述PCB散热模型抽取单元根据所述PCB走线信息和电路板层数信息，将PCB的散热能力进行抽象模型化，将模型化后的PCB的散热模型送往芯片发热仿真单元；
(3)所述substrate散热模拟模型抽取单元负责根据substrate走线信息和substrate层数信息，将substrate的散热能力进行抽象模型化，将模型化后的substrate的散热模型送往芯片发热仿真单元；
(4)所述芯片发热仿真单元收到功耗值、PCB的散热模型以及substrate的散热模型后进行综合仿真计算,首先计算出芯片裸片在标准测试激励下功耗对应的发热量,然后再扣除PCB和substrate的散热能力,剩余的发热量就是封装本身需要承受的发热量，然后将对应激励下剩余的发热量数据送往封装选择判决单元；
所述封装选择判决单元接收到判断结果和发热评估后的数据后，根据封装类型对应的散热能力映射表进行封装选择,选择范围限制在同时满足符合封装形状、封装PIN脚数量、封装厚度、封装面积需求的封装类型中进行选择,将距离剩余发热量最接近的散热能力的封装形式作为判决结果输出；
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