Flexible Thinking:连接芯片和柔性电路
- 1/11/2011
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电子组件通常是由一个离散电阻、电容、电感器,以及大量的集成电路芯片组成,每个芯片具有一定的功能或不同的功能范围。在这些组件中还有许多不同的连接器和/或插座,让组件相互连接。
让这许多有源和无源器件相互连接是电路设计师的工作。迄今为止,IC封装和电气互连技术已被广泛用于这些组装中,特别是在高端运用中。这包括各种多芯片模块(MCM),和系统级套件(SiP)的结构中。这些包组装设备则通常安装在互连基板上,最常见的就是印制电路板。实际互联通常都是通过焊接过程进行的,尽管正在努力消除焊接,以帮助环保和降低成本。
除此之外,随着半导体技术设计和制造的不断发展,集成电路的外形尺寸不断减小,相应的操作速度每代都在增加。这种趋势,是很多电子行业中的人士所希望的,并会在将来继续延续,尽管大多人认同半导体技术有着材料和物理性能的限制。有一点是众所周知的也是被广泛认可的,就是最高运行速度,最为理想的是在电子元件和单个电路,以及互联芯片的终端设备之间的互联通道尽可能短,无论是在MCM,SiP还是分立封装中。
设计人员的挑战是经常有冲突的要求。什么会对产品的一个区域是有意的,但对产品自身中的另一个区域造成损害呢。一个例子是焊点。装配商希望焊点越大越好,这样可以提高产量,并在电路板层面上降低整体装配成本。不幸的是,大焊点意味着一个更大封装和终端更大的电容负荷,一个更大的PCB,这样就需要连接一个更大成本的元件。
但是,有方法可以降低I/O在电路板层面上的要求,可以通过使用柔性电路在芯片封装上方制造互联,来提高PCB外部的和电路板上方的高速度信号。这一技术之前被成为OTT(离开顶部或高出顶部)技术。OTT技术最早出现在10年前,它预见了很多现在设计界出现的问题,有越来越多的利益出现在3D互联解决方案中,因为进军电子互联三维的步伐还在继续。图1提供了以前方法的图示。

图1,一个明确的三维互连概念,OTT涉及分割电路设计,来创建一个更简单的PCB,同时创建更多可控的高速互联。结果表明该方法能够在满足2005年指定错误率要求的情况下,实现比75cm更大的20Gpbs。
OTT的基本概念现在已概念化地适应到了TSV(穿透硅通孔)概念中,这个概念使芯片能够相互连接,而且不只是纵向或横向。图2展示了这一点。优点是显而易见的,关键信号和计时的最短路径路由。虽然还只是在概念阶段,该技术已被顶级半导体公司所有,它很可能将看到他们的设计师使用该技术来满足未来电子产品设计的要求。

图2,OTT设计相较于以前的方法,目前这一代可以用来从背面互连具有TSV技术的芯片,进一步提高了性能并允许一个封装或多个封装之间的两个或多个芯片的互联。
总之,芯片级OTT解决方案的出现提供了替代手段获取更高性能,同时站在物理科学所制造的界限的这边。
