布線設(shè)計是成功的基石：Ansys HFSS引領(lǐng)引線鍵合仿真潮流

本文原刊登于Ansys Blog：《Wired for Success: Ansys HFSS Leads in Wirebond Simulation》

作者：Kevin Quillen

編輯整理：褚正浩 | Ansys中國高級應(yīng)用工程師

隨著半導(dǎo)體制造商對處理速度的需求日益增長，印刷電路板（PCB）和芯片封裝的所有組件都必須以超高的數(shù)據(jù)速率提供精準的信號完整性。因此，一定要對任何可能導(dǎo)致中斷以及信號噪聲耦合的設(shè)計進行缺陷測試。

引線鍵合是在PCB或芯片封裝中連接芯片和基板的微小“線路”，其正在接受特別考驗。作為連接通道，它們通常是信號損耗或信號退化的根源。半導(dǎo)體工程團隊必須將從材料、鍵合參數(shù)到工作環(huán)境條件的所有因素納入考慮，以設(shè)計出高可靠性的鍵合絲。

速度對于分析潛在的鍵合絲設(shè)計以及精準預(yù)測其作為PCB或芯片封裝一部分的性能至關(guān)重要，尤其在進行全面的物理測試所需的預(yù)算、員工工時和其它資源都很有限的情況下。那么，電子工程師如何才能在滿足嚴苛發(fā)布期限和財務(wù)目標的同時，實現(xiàn)提供完美鍵合絲性能所需的精準分析呢？

無與倫比的性能，充分滿足鍵合絲仿真需求

答案是通過Ansys HFSS對鍵合絲進行建模并仿真其性能，以及所連接的其它方面，包括PCB和芯片封裝。

HFSS是仿真高頻率信號及電源完整性設(shè)計的行業(yè)標準，可為繪制、導(dǎo)入和修改鍵合絲結(jié)構(gòu)提供本地支持。即使面對極高的設(shè)計要求，這種高性能的解決方案也能幫助工程師輕松解決諸如材料選擇與厚度、封裝配置與鍵合參數(shù)等復(fù)雜挑戰(zhàn)。

在HFSS 3D Layout 2021 R1版本中，Ansys Electronics Desktop又有了更多功能，其中包括強大的全新鍵合絲編輯平臺和數(shù)據(jù)庫管理功能等。工程團隊可開發(fā)和共享其定制的鍵合絲配置文件庫，因此對于每一款新產(chǎn)品設(shè)計無需從頭開始。當產(chǎn)品開發(fā)商競相向市場推出新設(shè)計時，這不僅可節(jié)省時間，而且還可節(jié)約成本。

此外，Ansys鍵合絲庫還支持Cadence鍵合絲設(shè)置文件的無縫導(dǎo)入，能夠?qū)⑵浯鎯ζ饋?，以備將來使用?/p>

半導(dǎo)體研發(fā)的專用端到端解決方案

借助HFSS，工程師不僅可仿真芯片設(shè)計，而且還可仿真其在不同使用環(huán)境下的信號等級和電源完整性。

在通過HFSS對鍵合絲進行電氣性能優(yōu)化后，還可采用簡單的優(yōu)化流程，針對熱可靠性和結(jié)構(gòu)可靠性等其它物理設(shè)計指標對其進行優(yōu)化。Ansys仿真平臺包含HFSS和Ansys Mechanical，可為驗證PCB及芯片封裝設(shè)計（包含鍵合絲）的電磁、散熱和結(jié)構(gòu)等各方面指標提供統(tǒng)一模型的專用環(huán)境。

如今更小、更密集的電子封裝設(shè)計一旦暴露在嚴酷的現(xiàn)實環(huán)境下，發(fā)生熱故障或結(jié)構(gòu)故障的風(fēng)險就會更高。作為微小接觸點，鍵合絲必須經(jīng)過特別嚴格的故障分析。Ansys仿真技術(shù)可輕松并快速地將鍵合絲設(shè)計移交給Mechanical開展此類分析，然后將其返回Ansys HFSS進行迭代設(shè)計。

有了HFSS，半導(dǎo)體工程團隊不僅可確保針對現(xiàn)實環(huán)境優(yōu)化單個組件，如鍵合絲等，還可確保整個系統(tǒng)在經(jīng)過裝配、暴露在惡劣工作條件下后，能以可靠的最佳方式協(xié)同工作。

全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司正在運用Ansys解決方案，讓其復(fù)雜產(chǎn)品的電磁仿真運行實現(xiàn)10-12倍的提速。這種系統(tǒng)級方法，以及針對鍵合絲優(yōu)化等特定任務(wù)提供的行業(yè)領(lǐng)先功能，充分發(fā)揮了Ansys 50多年的行業(yè)領(lǐng)先地位優(yōu)勢。

隨著半導(dǎo)體工程日益復(fù)雜，HFSS也在不斷發(fā)展，以應(yīng)對各種新的挑戰(zhàn)，而HFSS鍵合絲建模及仿真功能也不例外。Ansys HFSS 2021 R2發(fā)布在即，實現(xiàn)更多突破性改進是其不變的承諾，這些改進可預(yù)測并滿足半導(dǎo)體工程團隊最迫切的需求，敬請期待！

關(guān)于Ansys CPS 解決方案

Ansys CPS（Chip+Package+System）多物理場仿真方案，包含了Redhawk/HFSS等業(yè)界黃金工具，基于CPM/CSM/CTM等獨有的芯片模型，通過協(xié)同仿真考察芯片與PKG/PCB之間的耦合影響，通過電、熱、結(jié)構(gòu)之間的多物理場耦合仿真使得仿真精度更高，幫助設(shè)計者優(yōu)化從芯片至系統(tǒng)的SIPI/熱/結(jié)構(gòu)可靠性等設(shè)計指標，此流程已經(jīng)支持多家客戶在先進工藝節(jié)點和大規(guī)模的2.5D/3D IC設(shè)計上成功流片。