1.3 Mentor SiP设计与仿真平台

1.3.1 平台简介

Mentor公司提供全面的SiP/MCM、高级封装设计及仿真平台，如图1-7所示。

针对SiP设计的各种需求，Expedition AdvPkg bundle配置了诸如AdvPkg、3D Check、EP（Embedded Passive）、RF、AI（Advanced Interconnection），以及FabLink XE pro等模块，专门支持SiP/MCM、高级封装的设计、输出和验证。

同时，面向SiP仿真的需求，Mentor公司提供针对数模混合电路仿真的HyperLynx Analog，针对SiP热仿真的HyperLynx Thermal，针对信号完整性分析的HyperLynx SI，针对电源完整性的HyperLynx PI，以及针对EMI/EMC分析的电磁兼容专家系统。

Mentor公司的SiP/MCM、高级封装设计及仿真平台，基于Window软件平台开发，同时兼容Linux和Unix平台，图1-8所示为SiP设计仿真平台所支持的操作系统。

1.3.2 原理图输入

SiP设计的原理图输入工具为DxDesigner，除了常规的原理图输入外，DxDesigner支持RF射频电路的输入，其RF元件库和Agilent ADS RF元件库同步。

在原理图设计阶段，Mentor提供了基于DxDesigner的数摸混合电路仿真工具，可进行电路功能的仿真分析，从设计一开始就确保“设计即正确”。同时，设计者也可通过信号完整性SI前仿真工具和对设计中的信号完整性进行“What if”假定分析，从而确定设计中的元器件选型、网络拓扑规划、终端匹配、基板层叠结构设置等参数的正确性。通过电源完整性PI前仿真工具，设计者可以在原理图设计阶段规划电源平面的分割，电源网络的分配，去耦电容的数量和种类等，合理地控制电源平面的阻抗。

同时，DxDesigner支持原理图多人协同设计，即多人同时设计一份原理图，不需要任何分割，这对复杂大型的SiP设计尤其重要。

1.3.3 系统设计协同

由于SiP设计和PCB设计最终都由系统设计者来完成，它们之间的联合设计也会变得越来越紧密。Mentor公司敏锐地捕捉到这一新的动态，开发了系统协同设计功能。具备SiP设计和PCB设计的系统协同，也成为Mentor工具的一项重要特色。

如图1-9所示，在一个系统设计的项目中管理了多个版图设计，包括两个SiP设计和一个PCB主板设计，各个设计可独立设计完成，它们之间又有相互的关联，因为两个SiP最终是要放到PCB主板上去协同工作。

这样的管理方式比三个单独的项目更加科学和合理，由于考虑到了后续的PCB系统设计，SiP封装设计的管脚分配可以达到最优化。

1.3.4 SiP版图设计

在PCB板极系统设计领域，Mentor公司占据了超过全球50%的市场份额，远远超过其竞争对手。其强大的优势一直延伸到SiP设计领域，PCB设计中的所有强大的功能在SiP设计中都可以同样方便地应用。

在此基础上，针对SiP设计中的核心模块—版图设计，Mentor公司在其版图设计工具ExpeditionPCB的基础上，开发出6大核心设计功能，支持用户完成SiP设计的各种需求，如图1-10所示。

1.AdvPkg核心设计功能

AdvPkg（Advanced Packaging）核心设计功能支持引线键合Wire Bonding和基板腔体Cavity，支持无层数限制的IC Die叠片设计，支持复杂多级腔体设计，如图1-11所示。同时支持复杂Bond Wire的自动键合，支持Power Ring的自动生成。

Mentor的Bond Wire模型可以通过多种类型的曲线拟合的方式创建，更加精确，更接近实际的键合线形状，能够有效地帮助设计师提高设计精度，从而提高产品良率。Mentor Bond Wire模型如图1-12所示。

2.3D Check功能

3D Check功能支持实时3D浏览和检查，可和版图设计进行交互式3D实时DRC检查；可检查IC芯片、Bond Wire 、Cavity以及基板内层的布线、敷铜、过孔、盲埋孔以及埋阻、埋容等。通过实时3D DRC检查，使设计者在设计时即可避免错误的发生，做到设计即正确。如图1-13所示为交互式3D实时DRC。

和传统方法不同，Mentor工具对3D设计和检查理解更好，并在设计进行过程中就进行实时3D检查，以确保设计即正确。而传统方法通常是在设计完成后，需要在另外的工具中进行3D检查，这就类似在Gerber浏览器中检查自动布线的结果，这种后处理式的3D检查通常太晚了，会严重地影响设计的准确度和设计效率。

3.EP功能

EP（Embedded Passive）功能支持嵌入式无源元件，即埋阻、埋容。该模块支持埋入式电阻和电容的自动综合；根据所选浆料和阻容参数，可自动综合出所需电阻或电容，并支持激光精确调整。软件支持多种类型的电阻和电容可选，如图1-14所示，设计者可将综合出的电阻、电容放在基板的任意层。通过EP设计，可大大节省设计空间，并减少焊点，从而增加可靠性。

4.RF设计功能

RF（Radio Frequency）设计功能模块可实现射频电路设计，支持原理图和版图之间射频参数的相互传递，并且可通过动态链接工具将射频电路传递到ADS/AWR，如图1-15所示。

RF模块还可以满足版图电路的特殊设计要求，如渐变线宽、缝合过孔、电源设计中的环形电感等。

5.AI功能

AI（Advanced Interconnection）功能支持复杂层叠结构的盲埋孔自动布线，支持多种类型的层叠结构，并在设计中自动显示盲埋孔所穿越的层，如图1-16所示。AI智能化的自动布线算法，能大大提高布通率和设计效率。

6.Xtreme实时团队协同设计功能

Xtreme实时团队协同设计功能针对复杂SiP版图，可进行多人协同设计，不需要任何设计分割，设计数据实时更新到每个设计者，大大减少了设计难度和设计者的压力。通过实际项目的统计，可提高设计效率高达50%以上。这对SiP设计复杂，工期又非常紧的用户，尤其重要。而传统方法一般不具备此功能，图1-17所示为版图实时团队协同设计示意图。

SiP版图核心设计功能是集成在Expedition设计流程中，和PCB设计工具属于同一个环境。所以，Expedition PCB具备的所有高级功能都可按需配置，如拓扑规划、总线布线、高速布线、柔性布线、智能自动布线、电路复制、设计复用、约束规划和管理等先进的功能，均可根据用户需求进行配置。

除了提供强大的版图设计功能外，Mentor公司提供多种仿真工具用于支持SiP版图的仿真和验证，其中包括信号完整性SI、电源完整性PI的后仿真、SiP的热分析、EMI/EMC专家系统等。

1.3.5 信号完整性和电源完整性仿真

信号完整性分析工具HyperLynx SI可支持信号完整性，串扰和EMC仿真分析，支持示波器（常规、眼图方式），频谱仪显示方式。HyperLynx SI内嵌了FCC、CISPR以及VCCI三种国际通用的EMC标准，并且支持用户定义自己的标准。

电源完整性分析工具HyperLynx PI可支持直流压降、交流去耦和平面噪声分析，支持二维及三维波形显示。

图1-18所示为HyperLynx SI信号完整性分析及PI电源完整性分析截图。

1.3.6 热分析仿真

HyperLynx Thermal是SiP热分析工具，可在早期诊断SiP设计中的热问题，对热问题进行准确、可靠的分析，从而避免SiP产品中出现过热或热失效的问题。图1-19为一款MCM的热分析的结果，包括温度云图和温度梯度云图。

1.3.7 Mentor SiP设计仿真平台的优势和先进性

Mentor公司的SiP设计及仿真平台，支持包含了SiP /MCM/Package及传统PCB的设计能力，具备原理图功能仿真、高速信号完整性仿真、电源完整性仿真、EMC分析以及SiP热分析功能。设计、仿真及验证环节的完备性确保了复杂项目的高质量完成。

1.Mentor SiP设计及仿真平台具备以下特点

① 完备的解决方案，在统一的平台中进行设计和各种仿真。

② 3D实时DRC检查。

③ 智能化的埋入式无源元件电阻、电容自动综合，图形化的用户界面，易于使用。

④ 复杂层叠的盲埋孔智能自动布线，无设计层数限制。

⑤ 射频RF设计，并和ADS/AWR共享元件库，动态数据接口，易学易用。

⑥ 针对SiP/MCM的热分析工具。

⑦ 支持多人协同设计，大大提高工作效率。

⑧ 支持和结构软件的协同设计功能，ECAD-MCAD协同使产品设计实时并行。

2.Mentor SiP设计及仿真平台适合的设计领域

（1）按技术分类

① RF射频与无线SiP设计

② 数字SiP设计

③ 通用的IC封装Package设计

④ MCM设计

⑤ 大规模倒装芯片设计

（2）按行业分类

① 航空航天、兵器、船舶等军工行业

② 电力系统、智能电网等

③ 通讯、半导体等

④ 汽车电子

⑤ 物联网等智能应用