Анализ особенностей корпусов интегральных микросхем как объекта для исследования механических и тепловых процессов, Описание объекта исследования - Разработка ячейки вычислительного модуля на базе мультиядерного микропроцессора цифровой обработки
Объектом исследования является микросхема 4-х процессорной "системы на кристалле" на базе ядер 32-разрядных процессов цифровой обработки сигналов с плавающей точкой. В состав микросхемы входят четыре микропроцессорных ядра, два контроллера UART 16550, контроллер MIL Std 1553, контроллер Ethernet, контроллер USB 2.0.
Описание объекта исследования
В соответствии с техническими требованиями ТЗ микросхема должна быть разработана в металлокерамическом корпусе с общей массой не более 50 г.
При разработке конструктивных решений микросхемы 4-х процессорной "системы на кристалле" и технологических процессов ее изготовления необходимо, прежде всего, исходить из упаковки кристалла микросхемы в корпус, поскольку от технологии монтажа кристалла в корпус на 2/3 зависят характеристики надежности микросхемы. Выбор корпуса определяется количеством сигнальных выводов и выводов питания.
Число выводов питания определяется током, потребляемым ядром и буферами ввода/вывода микросхем.
Ядро микросхемы должно потреблять не более 1000 мА. Так как максимальный ток, обеспечиваемый буфером питания выбранной библиотеки, не должен превышать 50 мА, то число выводов питания ядра микросхемы должно быть не меньше, чем NC=20 выводов.
Число выводов микросхемы для питания буферов ввода/вывода рассчитывается исходя из требования: не более 4-х выходов на 1 буфер питания буферов ввода/вывода для выбранной библиотеки I/О.
Так как общее число выходов и входов/выходов микросхемы равно 851, то число выводов питания буферов ввода/вывода равно NIo = 213.
Таким образом, общее число выводов микросхемы при такой реализации должно быть не менее, чем
NM = NS + NC + NIo=954 + 20 + 213 = 1187.
Керамических корпусов с таким числом выводов в РФ не существует, кроме того, при таком числе выводов возможен лишь монтаж кристалла в корпус по методу flip-chip.
Если учесть, что технология монтажа flip-chip в РФ находится в экспериментальном состоянии, то необходим керамический корпус со штырьковыми выводами и достаточным количеством выводов, обеспечивающих требуемую в ТЗ функциональность и показатели надежности.
В результате конструкторско-технологической проработки микросхемы в составе кристалл + корпус, из доступных в РФ в настоящее время металлокерамических корпусов, был выбран корпус PGA-602 (KD-PB1D79) производства фирмы Kyocera, который и будет исследован в данной работе. Чертеж корпуса приведен в приложении.
В таблице 1.1 приведены характеристики проектируемой микросхемы, определяющие выбор корпуса.
Таблица 1.1. Характеристики проектируемой микросхемы.
Характеристики проектируемой СБИС |
Параметр |
Тактовая частота |
200 МГц |
Частота на входах/выходах |
100 МГц |
Напряжение питания |
1.2 В/3.3 В |
Потребляемая мощность, не более |
1000 мА |
Размер кристалла |
10 Ч 10 мм |
Расположение контактных площадок по периметру кристалла |
2 ряда в шахматном порядке |
Размеры контактных площадок, мкм |
40 Ч 60 |
Шаг контактных площадок, мкм |
80 |
Расстояние между рядами контактных площадок, мкм |
50 |
Расстояние от границ контактной площадки до ближайшей шины под другим потенциалом, мкм |
12 |
Толщина контактных площадок, мкм |
0.8 |
Материал контактных площадок |
Al + Si + Cu |
Общее число слоев металлизации в контактной площадке (микросхеме) |
6 |
Материал слоев пассивации |
SiO2/Si2N4 |
? кремниевой пластины, мм |
200 |
Толщина пластины, мм |
0.42 |
Ширина разделительной дорожки, мкм |
100 |
В таблице 1.2 приведены требования к корпусу.
Таблица 1.2. Требования к корпусу.
Требования к корпусу |
Параметр |
Примечание |
Корпус должен отвечать требованиям ГОСТ РВ 5901-004-2010 "Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Корпуса. Общие технические условия" | ||
6-й тип (PGA) по ГОСТ Матрица штырьковых выводов |
Металлокерамика | |
Количество шин "питание", "земля" |
4 | |
Шаг выводов, мм |
1.27 | |
Герметизация |
Шовная роликовая сварка | |
Метод монтажа кристалла в корпус |
Проводной монтаж | |
Трассировка проволочных соединений с контактными площадками кристалла |
Перехлест проволочек не допускается | |
Монтажная площадка, мм |
12 Ч 12 |
Критичный параметр |
Расположение траверс |
Три уровня | |
Металлизация |
Н2 Зл3 | |
Сопротивление выводов "питание-земля". Сопротивление сигнальных выводов |
Не более 0.16 Ом Не более 0.8 Ом | |
Рассеиваемая мощность, не менее |
2.5 Вт | |
Входная емкость вывода корпуса, не более |
5 пФ | |
Герметичность корпуса |
6.65 Ч10-3 Па*см3/с по нормализованному потоку гелия | |
Устойчивость к воздействию температур |
От -60 ОС до +155 ОС | |
Устойчивость к термоциклам |
Не менее 10 циклов от -60 ОС до +155 ОС по 15 минут |
Без потери герметичности |
Устойчивость к воздействию линейного ускорения |
10000g |
Без потери герметичности |
Устойчивость к воздействию температуры |
+450 ОС ± 10 ОС в течение двух минут |
Без изменения свойств покрытия и без потери герметичности |
Стойкость к технологическим воздействиям |
В соответствии с требованиями ОСТ В 11 0998-99, ГОСТ РВ 0.39.412-97 |
Похожие статьи
-
Корпуса интегральных микросхем должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих их надежную эксплуатацию. Корпус должен обладать достаточной...
-
Тепловое моделирование было проведено в системе ANSYS Icepak. При заданных условиях окружающей среды (температура +40 ОС), температура на корпусе...
-
Для проверки соответствия требованиям ТЗ, была поставлена задача разработки 3-D модели корпуса Kyocera KD-PB1D79 при помощи системы AutoCAD. В этой части...
-
В специальной части настоящей работы была поставлена задача исследовать выбранный корпус для микросхемы 4-х процессорной "системы на кристалле" на...
-
В задаче деформирования после определения глобального вектора степеней свободы {U} находят элементные векторы узловых перемещений {U}E. Через них путем...
-
Как отмечалось, основной тенденцией интегральной микроэлектроники является повышение степени интеграции микросхем. Наряду с этим возрастает и...
-
В работе использовались следующее программное обеспечение для решения поставленных задач: AutoCAD, ANSYS Workbench, ANSYS Icepak. Система AutoCAD...
-
Полупроводниковые интегральные микросхемы получили широкое применение в основном из-за массового их использования в вычислительной технике. Все элементы...
-
Конечно-элементный анализ широко применяется при решении задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидро - и газодинамики, электро - и...
-
Как показали результаты моделирования, корпус Kyocera KD-PB1D79 полностью отвечает требованиям ТЗ. Устройство работает в заданном диапазоне температур -...
-
Workbench - это единая интерактивная среда, интегрирующая различные программные продукты, разрабатываемые ANSYS Inc. как друг с другом, так и с...
-
Из всех изделий микроэлектроники наибольшее распространение получили интегральные микросхемы. Именно они характеризуют современный уровень развития...
-
Исходным объектом для применения МЮ является материальное тело (в общем случае - область, занимаемая сплошной средой или полем), которое разбивается на...
-
ANSYS - универсальная программная система конечно-элементного (КЭ) анализа, которая на протяжении последних 30 лет является одним из мировых лидеров в...
-
После загрузки ANSYS Workbench будет выведено основное окно программы (рис. 2.9), состоящее в свою очередь из нескольких окон. Каждое из окон может быть...
-
На рисунке 2.2 приведено главное окно программы. Интерфейс программы состоит из: Рис. 2.2 Главное окно программы 1. панели быстрого доступа; 2. ленты; 3....
-
В пленочных интегральных микросхемах элементы реализуются в виде пленок различной конфигурации из разных материалов. В зависимости от толщины...
-
ANSYS Icepak -- это мощный инструмент для решения задач охлаждения электроники. ANSYS Icepak использует всем хорошо известный встроенный решатель ANSYS...
-
Современная электрорадиоаппаратура проходит несколько этапов разработки, в частности: создание концепции продукта, техническая проработка изделия,...
-
Для выполнения курсовой работы по теме расчета и конфигурации локальной сети на основе технологии Fast Ethernet необходимо предварительно...
-
Монтаж, замена деталей, блоков должны осуществляться только при полном отключении питания. Во время монтажа необходимо полностью сделать невозможным...
-
Для разработки программного продукта нами была выбрана СУБД Microsoft Access 2010, которая позволяет выполнять простейшие операции с данными: Ѕ добавить...
-
Особенности функционального назначения Разрабатываемый программный продукт - это модуль вебсайт для системы управлением контентом портала с архивом...
-
Интеграмльная (микро) схемма (ИС, ИМС, м/сх, англ. Integrated circuit, IC, microcircuit, microchip, silicon chip, chip), чип, микрочимп - тонкая...
-
Основания для разработки Система разрабатывается в соответствии с планом учебного процесса Института менеджмента и Информационных технологий (ИМИТ...
-
Исходя из разработанной структурной схемы, можно выделить следующие части проектируемой схемы. Аналого-цифровой преобразователь должен преобразовывать...
-
Описание деятельности ИТ-отдела компании в рамках разработки ключевых показателей эффективности является одной из важнейших частей процесса. Однако...
-
Описание существующей проблемы сбоев работы ПЛИС Проблема отсутствия специализированных микросхем под определенное воздействие КП с оптимальной...
-
Концепция построения программы Список всех классов приведен на рисунке 3.1. Рисунок 3.1 - Диаграмма классов программы В качестве главного класса...
-
Предлагаемая библиотека хранит все данные в отдельных таблицах, таким образом он не обязан использовать ту же СУБД, что и основное приложение. В качестве...
-
Описание проекта, который является объектом исследования Проект - представляет собой внедрение информационно - аналитической системы управления карьерой...
-
Ионизирующее излучение у поверхности Земли складывается из космического излучения, излучения от радионуклидов, содержащихся в земной коре, почве и других...
-
В рамках данной работы по разработке схемотехнического метода повышения сбоеустойивости ПЛИС поставлены следующие задачи: 1. Создание сбоеустойчивой...
-
Полное наименование разрабатываемой системы - корпоративная информационная система "Бюджетное планирование и отчетность" группы компаний, занимающейся...
-
Общие требования Прежде чем начинать формулировать требования к пользовательскому интерфейсу, было принято решение, что необходимо ознакомиться с...
-
Исходя из логики работы схемы, см. пункт 2.1, можно сформулировать следующие критерии отказов: - Отказ любых 2-х элементов из 1,2,3; Отказ 4-го элемента...
-
Математическое описание в случае дозы интегральная основано на интегральной составляющей, в случае эффектов, экспоненциальной. Таким образом задержки...
-
Все компоненты системного блока получают электроэнергию от блока питания. Блок питания ПК - это автономный узел, находящийся в верхней части системного...
-
Разработка интеграционных платформ началась одновременно с исследованием и развитием Интернета Вещей. Это происходило по той причине, что сама концепция...
-
Программное обеспечение сетевого оборудования должно восстанавливать свое функционирование при корректном перезапуске аппаратных средств. Должна быть...
Анализ особенностей корпусов интегральных микросхем как объекта для исследования механических и тепловых процессов, Описание объекта исследования - Разработка ячейки вычислительного модуля на базе мультиядерного микропроцессора цифровой обработки