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Systemumstellung - das CAD-System
Systemumstellung Das CAD System Rainer Asfalg Customer Marketing Manager Europe HDI PLATTFORMEN Applikationen Plattform Diese Technologie ist die Spitzentechnik in der HDI Technologie. Die dichten Designs beinhalten kleinere Abmaße und sehr dichte Funktionen inklusive micro BGA oder Flip Chip Footprints. Miniaturisierung Packaging Substrate Diese Technologie wird für Flip Chip oder Wire Bond Substrate verwendet. Micro-Vias bieten die Möglichkeit aus den sehr dichten Bereichen heraus zu routen. High Performance Diese Technologie wird für Boards mit vielen Lagen und hochpoligen Bauteilen oder Bauteilen mit sehr engem Raster eingesetzt. Buried Technologie ist nicht immer notwendig. Die Micro-Vias werden benutzt um die Fan-Out-Pfade aus den Komponenten zu definieren. Das HDI Dielektrikum kann aus RCF oder Prepreg bestehen. 2 Konstruktion © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Plattform 1: HDI zur Miniaturisierung SONY Micro-CamCorder (DCR-PC7) 59 x 129 x 118 mm, 500g. PANASONIC DVD-CamCorder (AV-100) 25 x 90 x 60 mm, 100g. y20 CSPs, all 0.5 mm pitch y62 I/O image memory CSP polyimide tape interposer (TI, 9x13 mm) y100 I/O analog com CSP polyimide tape interposer(TI, 10x10 mm) y208 I/O Control, CSP polyimide tape interposer (NEC, 10x10 mm) 1996 2004 3 y17 other Sony made CSPs y8 Layer BUM, 6+2+2 –100um lines, 125um spaces –250um via lands © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Plattform 2:HDI MCM High Definition Television Cellular Encoder “Bessere elektrische Eigenschaften" ysequential polyimide multilayer build-up y3 mil lines & spaces, 10 mil pads yheat distribution through copper heat sink yimproved RFI shielding through outerlayer plane yVias in SMT pads Source: Alcatel 4 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Plattform 3:Hoch zuverlässige Avionics Module yTriple OC-192 (10Gb) Optical Network Controller application yApplikation: Kommerzieller Aircraft Netzwerk Controller yErmöglicht hochpolige I/O Komponentenbestückung (216 LPSI) y1 Woche Redesign Zeit yNiedrige EMI/RFI, geschlossene GND Kupferoberfläche yLaser Vias in SMT Pads yErsatz: für 18 L TH yMaterial: Low loss-High Tg FR408 Thickness: 0.072" Outerlayers Innerlayers build-up multilayer 5 VIA / PAD DIA. (inch) 0.006 / VIP 0.010 / 0.020 TRACE / SPACE (inch) -/0.005 / 0.007 1+8+1 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Der Trend zu hochentwickelten Technologien PCB Fabrication Industry 2000 Flexible Circuits 8.4% Packaging Substrates 8.6% 2006 Microvia Boards 5.1% Commodity Boards 16.5% Packaging Substrates 14.3% Multilayer Boards 54.3% March 2007 Flexible Circuits 15.1% Commodity Boards 23.6% Total Value: $40,920M 6 Microvia Boards 12.4% N37.044skc-prodmix Multilayer Boards 41.6% Total Value: $45,144M © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Innovative Produkt Designs Technology Leadership Awards Program 19ter jährlicher Wettbewerb von Mentor Graphics durchgeführt Die komplexesten Designs der Elektronik Industrie Einreichungen aus 13 Ländern weltweit Eine Fachjury aus 5 Industriespezialisten 6 Kategorien plus das beste Design allgemein Eintragungen von medizinischen Zahnimplantaten bis zu Mainframe Switches. 7 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Signifikante Anstiege der Komplexität zu verzeichnen! Eintragungen mit mindestens einem FPGA — — 2004 – 55% 2006 - 88% Durchschnittliche Anzahl der Pins auf einem PCB: 2X in 2 Jahren — — Durchschnittliche Anzahl von FPGAs/Board = 5.2 2004 – 7,760 2006 - 14,666 Durchschnittliche Anzahl von Komponenten: 37% Anstieg — — 2004 – 1,980 2006 – 2,711 8 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Zunahme der Komplexität! Durchschnittliche Anzahl von Verbindungen: 30% Anstieg — — 2004 – 8,446 2006 – 10,939 Durchschnittliche Anzahl von High-speed Netzen — — 2006 – 39% aller Netze Einige Designs enthalten 88% High speed Netze 9 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Anstieg der Lagenanzahl 40 30 20 10 0 2002 2004 Ave Layers 10 2006 Max Layers © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Dichte Max. Pins pro Quadrat Inch - ~4X in 4 Jahren Typ. Pins pro Quadrat Inch – ~2X in 4 Jahren 1200 1000 800 600 400 200 0 2002 2004 Ave Pins/Sq. Inch 11 2006 Max Pins/Sq. Inch © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Darstellung: Standardbohrungs- zu HDI-Dichte Barriere HDI Advantage Through Hole Technology 12 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Computer 1000 2002 2002 Consumer Electronics Data Communications Industrial Control Medical Mil Aerospace HDI Advantage 100 Telecom Transportation/Auto Ave. Parts per Sq. Inch Wireless Communications Minority of designs 10 Through Hole Technology 1 1.0 10.0 13 100.0 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Ave. Leads per Part 1000 Consumer electronics & handheld 2006 2006 Industrial control, instrumentation, security & medical Military & aerospace PC computers & peripherals HDI Advantage 100 Telecom switches, network servers, base stations and computer mainframes Ave. Parts per Sq. Inch Transportation & automotive Majority of designs 10 Through Hole Technology 1 1 14 10 and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007100 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential Ave. Pins per Part Erkenntnis 74% der Einreichungen könnten vom HDI Einsatz profitieren Reduzierung der Boardgrößen — Reduzierung der Lagen — Reduzierung der Designzeit (Routing) — Verbesserung der Performance — Nur 26% der Einreichungen haben die Vorteile von HDI genutzt 15 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Pro und Kontra PCB Kostenvergleich 8 Layer PCB Kosten: 100% Kosten: 100% 8 Layer µVia PCB Kosten: 168% North America/Europe Kosten: 130% Asia Gleiche Fläche 30% bis 68% teurer! Dieser Vergleich wird oft benutzt, vergleicht aber nur PCB Kosten und berücksichtigt OPTIMALES HDI DESIGN nicht 16 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 HDI – Kosten / -Dichte Vergleich RCI: Rel price to 8L DEN: Ave pins/sq.inch 17 FR-4 (low Dk and Dj materials results in MUCH moreCorp. costOverview March 2007 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, savings) Pro und Kontra Systemkosten Einflussfaktoren für System Kosten EMC Herausforderungen bei Micro-Via Layouts Bessere Flächenausnutzung 1.6 mm (.064") Besseres timing Verhalten / kürzere Signalpfade Besseres Impedanzverhalten BGA routing 0.05 mm (.002") Geringere Bestückungskosten / weniger Entkopplungskondensatoren Kleinere Gehäuse – Verpackungen, einfacherer Transport 18 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Kostenverhältnis : PCB Kosten 8 layer multilayer Kosten: 100% 4 layer µVia multilayer Kosten: 90% Gleiche Fläche 10% geringerer Preis ! Konsequente Nutzung von Microvias kann den Kostenunterschied vergroessern ! 8 layer ML 4 layer µVia ML Kosten: 100% Kosten: 80% oder billiger Kostenverhältnis: Systemkosten + mehr Komponenten auf dem selben Board 19 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Anforderungen an das ECAD System zum Einsatz von Micro-Vias yDie Möglichkeit Bohrungen für dedizierte Lagen zu definieren yDie Möglichkeit unterschiedliche Viatypen zu handhaben yKorrektes generieren der Ausgabefiles für die Bohrungen (separate Files für jeden Via Typen) yVia-in-pad Funktionalität yAutomatischer Fan out im Pad (mit diff. Abstand vom Pad Zentrum) yAutourouter muss Microviatechnologie beherrschen yChannel Routing Möglichkeit 20 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Micro-Dense Packages Advanced Packaging 2000+ Pin Komponenten mit <0.65mm Pitch Herausforderungen — — — — — — — — — Bibliothekserstellung Micro-Via Strukturen und Erstellung der Abstandsregeln Lokale Regeln unter den Komponenten 45° Routing für BGA Fanout Komplexe via Muster Vias in SMD Pads Gestiegene Test Komplexität Thermische Analyse On-chip passives 21 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 22 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 HDI Lösungen 23 3D Visualisierung © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 HDI Lösungen BGA Packages = Routing Herausforderung — Benutzung von Micro-Vias eröffnet mehr Platz zum Routen. Zukunft = 0.8 Pin-pitch, >2000 Pins — Bei hochpoligen Komponenten sind die Breakouts der #1 Parameter der die Lagenanzahl beeinflusst. Einige Designs erzwingen >24 Lagen HDI erlaubt geringere Lagenanzahl — BGA Breakouts Kann ohne HDI nicht gerouted werden Expedition PCB — — — Automatische und interaktive Breakouts Copy trace, escape outlines, volle Unterstützung von Micro-Vias Integration mit FPGA Advantage 24 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 25 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 Zusammenfassung Die Designs müssen dem HDI Profil entsprechen EDA System muss: Grosse Datenmengen verarbeiten können — Alle HDI Regeln berücksichtigen (interaktiv und automatisch — HDI Fertigungsausgaben erzeugen koennen — HDI rechnet sich, bei konsequentem Einsatz der Technologie 26 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007 27 © 2006 Mentor Graphics Corp., Contains Confidential and Proprietary Information of Mentor Graphics, Corp. Overview March 2007
