基于CPS协同的微系统电源信号完整性设计

裸芯片die、硅通孔TSV(Through Silicon Via)硅转接板、高温共烧陶瓷HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)管壳等多材质多基板立体堆叠和高密度集成的微系统封装,因空间极度有限、跨尺度立体转换的失配、电磁效应的耦合,低电压大电流电源的电源分布网络PDN(Power Distribution Network)和GHz高速信号的通道设计成为难题。贴合微系统封装尺度越来越接近芯片尺度的特点,以及微系统模块的系统应用需求,研究了基于芯片、封装、系统CPS(Chip-Package-System)协同设计仿真的方法。针对核心电源PDN的设计,采用芯片功耗模型CPM(Chip Power Model),结合TSV硅基板、HTCC管壳、PCB三级去耦电容网络的布放和协同优化,有效降低了电源纹波,保证了电源完整性。针对高速信号通道设计,基于电磁场和电路结合的仿真,将芯片电特性配置与封装互连的拓扑匹配协同优化,封装与板级应用协同优化,保证了信号完整性,且不对封装版图和工艺提出严苛要求。     

基于TSV的星载微系统设计与可靠性实现

基于硅通孔TSV（Through Silicon Vias）的星载微系统，通过硬件框架设计、TSV关键工艺设计、CPS仿真设计、全流程测试及可靠性研究，最终在全国产化高温共烧陶瓷HTCC（High-Temperature Co-fired Ceramics）管壳内集成了抗辐照海量信息处理器、抗辐照大容量存储器、抗辐照微控制器、抗辐照38译码器等器件，形成43 mm×43 mm×5.65 mm的气密性封装星载微系统，具备高可靠、高性能的处理能力以及星上常用的控制和通讯接口，可用于星上载荷信息实时处理及星务平台控制管理，可以有效替代现有的板级产品，实现星载电子系统的小型化、集成化。