6.4 基于先进封装HDAP的SiP设计流程
先进封装（Advanced Packaging），在本书中也称为高密度先进封装（High Density Advanced Packaging，HDAP），目前已经成为一个非常热门的话题。现阶段，先进封装通常包含WLP、PLP、2.5D集成封装和3D集成封装，2.5D和3D集成封装也被称为2.5D IC和3D IC，图6-14所示为现阶段常见的HDAP分类。
图6-14 现阶段常见的HDAP分类
上图中，WLCSP属于Fan-In WLP（FIWLP）；FOWLP指单芯片Fan-Out WLP；INFO指多芯片Fan-Out WLP；PLP通常只有Fan-Out类型；EMIB比较特殊，是一种嵌入基板的局部硅互联桥，按照本书第4章的定义，应该被划分为2D集成，业内通常也以2D来定义EMIB，但EMIB的功能与2.5D集成类似，并且其设计思路也与2.5D集成类似，因此这里根据功能和设计思路将其划归2.5D集成；CoWos是标准的2.5D集成技术，HBM和Co-EMIB则包含了2.5D和3D集成技术；其他如HMC、Wide-IO、Foveros、SoIC和X-Cube则属于3D集成技术。
关于以上先进封装技术的详细介绍请参考本书第5章内容。此外，随着技术的发展，先进封装的定义也会有所变化，新的先进封装技术会不断涌现，原有的先进封装可能逐渐会成为传统封装。
6.4.1 设计整合及网络优化工具XSI
XSI（Xpedition Substrate Integrator）作为HDAP的设计输入工具，主要包括以下功能：①元器件库的创建；②网络连接定义及优化；③版图初始化创建。图6-15所示为XSI设计界面。
图6-15 XSI设计界面
1.元器件库的创建
任何项目都是由不同的原件组合而成的，因此元器件库是在项目开始时首先需要解决的问题。在XSI中创建元器件库有以下三种方式。
① 可以通过导入AIF、CSV、DEF\LEF文件生成元器件信息，裸芯片（Bare Die）、Flip Chip、BGA等都可以通过文件导入创建。
② 调用中心库中的元器件数据，设置相应的中心库，并在库中选择需要的Part Number和Cell Name。
③ 以用户自定义形式创建，XSI中具有JEDEC标准的建库模板，可以方便准确地创建元器件库，只需要设定好相应的参数值，XSI就会自动创建Cell和Part。图6-16所示为XSI中的参数模板和元器件引脚位置的定义。
图6-16 XSI中的参数模板和元器件引脚位置的定义
2.网络连接定义及优化
网络连接定义是在元器件建库时，给元器件引脚指定相应的网络名称，通常也是通过文件导入的方式进行网络定义的，支持导入的文件格式包括VDHL\Verilog、CSV。
此外，在设计SiP和先进封装时，最好的选择是在整个设计流程中对Die、Interposer、Substrate进行信息共享以及整个信号路径的整体优化。XSI提供了集成设计环境，能够在设计芯片封装（Package）的同时与集成电路（IC）和PCB系统设计关联。XSI设计环境提供了Die、Interposer、Substrate以及PCB整体优化的可能性。图6-17所示为在XSI中进行Die、Interposer、Substrate网络整体优化。
图6-17 在XSI中进行Die、Interposer、Substrate网络整体优化
3.版图初始化创建
版图的初始化创建包括芯片堆叠的创建、版图初始化布局和版图模板的选择。
在XSI中创建和设置好芯片堆叠后，可以直接传递到版图设计工具XPD中，图6-18所示为在XSI中创建和设置芯片堆叠。
图6-18 在XSI中创建和设置芯片堆叠
6.4.2 先进封装版图设计工具XPD
在设计HDAP时，除了需要有XSI这样的设计整合及网络优化工具，还需要有功能强大的版图设计工具；除了强大的布局和布线功能，还需要有优秀的3D设计环境，使得设计师能够对整体封装结构和细节有准确的把握，从而提高设计的效率和准确度。XPD（Xpedition Package Designer）就是这样一款工具。
前面介绍了SiP版图设计的9大功能，XPD具备其中的7项功能，由于XPD不支持刚柔结合板设计而无法实现4D集成设计功能，XPD也不具备RF设计功能。此外，XDP也具备一些特色功能。
1.3D+2.5D设计功能
针对目前先进封装的发展趋势，2.5D设计和3D设计已经非常普遍，此外，有些先进封装中既包括2.5D又包括3D，我们可以称之为3D+2.5D先进封装设计，XSI+XPD可以说是针对这类设计的“黄金组合”。图6-19所示为2.5D+3D先进封装设计在XPD中的截图。
图6-19 2.5D+3D先进封装设计在XPD中的截图
2.XPD的特色功能
XPD源于Xpedition Layout，其功能与Xpedition Layout 301功能相似，但也有一些不同。XPD专门针对先进封装设计，其封装设计功能更强，例如，XPD可导入AIF、CSV Netlist和ODB++文件，可导出AIF、Color Map、PCB library Data文件，而Xpedition Layout 301则没有相应功能，XPD具备的External Component Wizard功能模块也是Xpedition Layout 301所不具备的。
除了与XSI配合进行设计，XPD还可从零开始独立设计（Design from Nothing）。这样，对于比较简单的SiP或者Package设计，仅需XPD就可以应付了。
