版图单元（Cell）库一般分为裸芯片Cell库、无源元器件Cell库、SiP封装Cell库等类型。本节主要介绍裸芯片Cell库和SiP封装Cell库的建立，至于电阻、电感、电容等无源元器件，多属于标准元器件，它们的Cell库与Symbol库一样，可从其他库中导入或者手工创建。

7.4.1　裸芯片Cell库的建立

1.创建裸芯片的Padstack

在建立任何Cell库之前，都要先要建立Padstack。

在Xpedition Library Manager的工具栏中单击 图标，启动Padstack Editor。启动后，单击Pads选项卡，单击 图标创建新的Pad并设置其大小，在Properties功能区Units下拉列表中选择单位um，选择右侧列表中的Square（图7-15中方框处），并设置Square尺寸为62，软件会自动将其命名为Square 62。如果需要手动命名（如更改名称为Square 62um），则需要去掉前面的勾选项，进行手工命名。如果设计师直接更改其名称，勾选项则会自动取消勾选。创建新的Pad如图7-15所示。

在Pads选项卡中，可以创建多种形状的Pad，还可以创建各种类型的热焊盘（Thermal Pad）。

如果设计中需要创建特殊的异形Pad，则需要切换到Custom Pads &Drill Symbols选项卡中，用户可在此选项卡中绘制任意形状的异形Pad，如图7-16所示。

Pad创建完成后，切换到Padstacks选项卡，单击 图标创建新的Padstack，将其命名为Die_Pad1，如图7-17所示。Type类型选择Pin-Die，通过鼠标在需要指定Pad的后面空白处单击，在Available pads选项框中选择Square 62um，并单击向左的箭头 ，指定Pad Square 62um给Padstacks Die_Pad1，保存并退出Padstacks Editor。

2.创建裸芯片的Cell

回到Xpedition Library Manager主界面，在Cell上单击鼠标右键，选择New Partition创建新的分区，在弹出的窗口中输入分区名SiP_CELL，单击OK按钮后，可看到SiP_CELL文件夹出现在Cell列表中。在Sip_CELL文件夹上单击鼠标右键，选择New Cell，在弹出的窗口中输入Die_Cell1，然后单击OK按钮，弹出Create Package Cell窗口。创建裸芯片Cell及其属性窗口如图7-18所示。

上图中的具体参数介绍如下。

① Total number of pins：输入芯片的引脚数，本例中输入62，这里输入的数目与对应的Symbol中定义的引脚数目通常要一致，否则映射Part时会报错。

② Layers while editing cell：编辑Cell时所需要的层数，通常输入2即可。

③ Package group：芯片类型，在下拉列表中选择IC-Bare Die，即裸芯片。

④ Mount type：安装类型，在下拉列表中选择Surface，即表面安装。

⑤ Cell Properties：Cell属性设置。单击Cell Properties按钮，在弹出的窗口中输入芯片的单位和高度等信息。在Units下拉列表中选择um，即设置单位为微米，然后输入芯片高度为200。注意芯片高度要按实际芯片的厚度来输入，通常是晶圆减薄后的厚度。这对后面的Bond Wire起始点的高度以及Bond Wire的形状有一定的影响，从而影响设计和生产的一致性，即考虑DFM（Design For Manufacture，面向制造的设计）的因素。

设置完成后，返回Create Package Cell窗口，单击Next按钮，进入Cell Editor，系统自动弹出Place Pins窗口，选择所有的Pin并删除（注意，这里一定要删除所有的Pin，否则会与后面通过Die Wizard导入的Pin产生冲突），如图7-19所示，之后单击Close按钮。

在Cell Editor界面，单击Die Wizard图标 ，选择导入芯片的引脚定义文件，文件内容通常包括裸芯片引脚的X坐标，Y坐标和引脚号等信息，这些信息在前面已经在Excel表格中编辑好了（详见图7-11的内容）。

在Excel表格中，选中Cell属性区虚线框内的内容（如图7-11左侧所示），首先将此内容复制粘贴至文本文件并保存为Die_Cell1.txt格式（保存成文本格式是为了在Die Wizard导入时更方便）。然后在Die Wizard中选择Die_Cell1.txt文件，如本例中的E：\Projects\SiP\Die_Cell1.txt。

图7-20所示为通过Die Wizard导入芯片引脚定义文件。注意，在Die Wizard窗口中，Unit下拉列表的值要与导入文件的单位保持一致，如um；Format下拉列表也要设置与导入文件内容一致的格式，如图7-20中的X、Y、Pin Name。根据文件的格式选择Separator（分隔符），如本例中的Tab。在Pad stacks选区选择User defined，并在Pad stack name下拉列表中选择前面创建的Die_Pad1。单击新建按钮 和导入按钮 ，完成Die_Cell1数据的导入。

导入完成后，单击OK按钮，可以看到IC裸芯片的引脚已经放置在Cell Editor窗口工作区，并按照文件中的坐标进行了排列，如图7-21所示。根据设计需要，设计师可以手工添加Placement Outline（放置外框）、Assembly Outline（装配外框）等。

如果不添加任何外框，在保存时系统也会自动添加Placement Outline，添加的原则是用最小的矩形包围所有的引脚。选择File→Save菜单命令保存配置后，退出Cell Editor。

Die_Cell1创建完成效果如图7-22所示。可以看出在Xpedition Library Manager主界面的SiP_CELL分区下方已经有了Die_Cell1，与其关联的Padstacks为Die_Pad1，目前还没有Part与之相关联，需要后续进行Part映射，图7-22中右侧为Die_Cell1的预览图，可以看出外框已经自动添加。

7.4.2　SiP封装Cell库的建立

1.创建BGA Padstack

下面以BGA封装为例介绍。在建立SiP封装Cell库之前，同样，也要先建立Padstack，在Xpedition Library Manager界面启动Padstack Editor。Padstack Editor窗口如图7-23所示。

先设置Pad的大小，在Pad选项卡中，选择单位为um，在右边列表中形状选择Round，设置尺寸为500，软件会自动为该Pad命名Round 500，以同样的方法创建直径为450 um的圆形Pad Round 450。

切换到Padstacks选项卡，新建Padstack并命名为BGA_pad_500um，在Type下拉列表中选择Pin-SMD。Pin-SMD需要多层定义：

① 按住＜Ctrl＞键分别选中Top mount、Bottom mount，在右侧Available pads栏中选中Round 500，单击向左的箭头，将Round 500指定到金属层。

② 按住＜Ctrl＞键选择Top mount soldermask、Bottom mount soldermask、Top mount solderpaste、Bottom mount solderpaste，在右侧Available pads栏选中Round 450，单击向左的箭头，将Round 450指定给相应Pad，保存后退出Padstack Editor。

在实际设计中，根据工艺的不同，Padstacks每一层定义的尺寸并不一定完全相同。在封装或SiP基板的BGA Padstacks中，Soldermask（阻焊层）通常会比Pad小，而在PCB设计的BGA Padstacks中，Soldermask通常会比Pad大，放大、缩小的尺寸比例一般控制在10%左右。对于Solderpaste（焊膏层），其大小和钢网的厚度控制了实际锡膏的量，需要根据实际的工艺进行设置，既要焊接牢固又要避免因为锡膏量太大而导致粘连短路。

而对于Plane Clearance层，如果不进行定义，则在版图设计时根据设计约束规则统一设置。如果定义了其大小，那么在生成负片敷铜Negative Plane时，根据其大小进行Padstacks和铜皮的避让，对正片敷铜（Positive Plane）则没有影响。

对于Plane Thermal层，如果不进行定义，则在版图设计的时候根据Plane Class and Parameter中定义的规则进行统一设置。如果定义了其大小，并且在勾选了Use thermal definition from padstack选项的情况下，会优先选择在Padstacks中定义的Plane Thermal，这对于某些特殊的Padstack，在需要定义与其他Padstacks不同的热焊盘时非常有用。

2.手工创建BGA Cell

在Xpedition Library Manager主界面，单击按钮 ，进入Cell Editor窗口。可看到Cell列表中已经有上面创建的Die_Cell1，单击新建按钮 ，创建新的Cell。

在弹出的Create Package Cell窗口中的Cell Name栏输入BGA_Cell，在Total number of pins栏输入BGA的引脚数（总排数×总列数）。在Layer while editing cell栏输入2，代表编辑此Cell时需要的层为两层。在Package group栏选择芯片类型，在下拉列表中选择IC-BGA。在Mount type栏选择安装类型，系统自动选择Surface，即表面安装。

单击Cell Properties按钮，在新弹出的窗口中输入芯片的单位和高度等信息。在Units中选择mm，输入芯片高度为0，因为此BGA Cell是作为SiP封装引脚引出功能的单元，位于基板的底部，其本身并无厚度，所以将其高度设置为0。如图7-24所示。

所有参数设置完成后，单击Next按钮，进入Cell Editor窗口。

在自动弹出的Place Pins窗口中，指定Padstack Name为前面创建的BGA_Pad_500um。这里有一个小技巧，在按住＜Shift＞键的前提下，选择第一个引脚，然后选择最后一个引脚，即可选中所有引脚。保持＜Shift＞键按下，在下拉列表中选择BGA_Pad_500um，可以看到所有的引脚都被指定为BGA_Pad_500um，如图7-25所示。

接下来设置引脚参数。有多种引脚放置方法供选择，这里选择Pattern Place，在Pattern type下拉列表中选择BGA选项，其他参数设置如图7-25所示。

在图7-25中的Pin #列，默认的引脚号为数字排列的1、2、3、4、5……，需要重新命名。选中1～30引脚，单击Renumber Pins按钮，在弹出的Auto Generate Numbers对话框中设置Prefix为A，Starting number为1，Increment也为1，单击OK按钮，可以看到引脚号已经更改为A1、A2、A3、…、A30。用同样的方法，选中31～60引脚，命名为B1～B30；选中61～90引脚，命名为C1～C30，以此类推。

有3点需要设计师特别注意：① BGA引脚的前缀中是不包含有些字母的，如I、O、Q、S、X等，所以在排列时应略过这些字母。② 由于BGA的引脚Pin是从基板底面引出的，所以在创建Cell时，引脚的Side需要设置为Opposite，这样当BGA Cell被放置到基板顶面时，其引脚Pin位于基板的底面。③ 如果引脚的Side设置为Mount，则需要对引脚号排列顺序做镜像反转，如A1～A31变为A31～A1，在布局时，BGA Cell需要放置在基板底面，这样，从顶视图看依然为A1～A31。重新命名BGA引脚并设置Side为Opposi te如图7-26所示。

放置后的引脚为30×30的全矩阵，需要手工删除中间的空腔，选中需要删除的引脚然后按＜Delete＞键即可，如图7-27所示。

最后添加Placement Outline，并调整字符的大小和位置。选择File→Save菜单命令保存，会弹出如图7-28所示的对话框，表明只有504个引脚被放置，是否以此作为新的引脚数，单击“是”按钮即可。

3.使用Die Wizard创建BGA Cell

设计师可以利用Die Wizard功能进行BGA Cell库的创建。

在Place pins窗口删除所有预先定义的Pin后，关掉Place pins窗口，如果不删除预先定义的Pin，就会与后面通过Die Wizard导入的引脚发生冲突，实际引脚数=预先定义引脚数+导入引脚数，与Cell属性Total number of pins中定义的数量不一致。

在Excel中编辑好BGA的引脚坐标和引脚号。在Excel中比较容易实现引脚号排列，基本格式如图7-29左侧所示。在Excel中编辑好文件后将其内容复制并粘贴到Note Pad中，保存为BGA_CELL.txt，如图7-29右侧所示，方便后续通过Die Wizard功能导入。

接下来，用Die Wizard导入BGA_CELL.txt文件。

在Die Wizard中，操作同上面的方法一样，需要注意的是在Pad Stacks name中只能选择Die_Pad1（因为目前Die Wizard只能识别Die Pin类型的引脚）。

导入完成后，在Cell Editor中再替换成BGA Pad。进入Cell Editor中，在Place Pins窗口中选中所有的Pin。选中的方法如下：先选中第一行，然后按住＜Shift＞键，再选中最后一行，在保持按住＜Shift＞键的前提下，在最后一行的Padstack Name上单击，并在弹出的下拉列表中选择前面创建的BGA_Pad_500um，完成替换，然后保存退出即可。