[发明专利]射频集成工艺容差与电性能耦合特性的建模与封装方法

说明书

本发明提供了一种射频集成工艺容差与电性能耦合特性的建模与封装方法。该方法从工艺IP模型开发应用入手，提出一种可以兼容现有建模算法，并利用电磁仿真结合测试的数据，快速准确地实现模型开发、集成封装及更新维护的一体化方案，特别适用于射频微波集成中的工艺容差与电性能耦合特性的建模与仿真。本发明，对集成制造中的工艺容差数据进行处理建模，将制造工艺水平通过标准IP库的形式真实反馈给设计者供其调用，进而，使得系统级的仿真中可以涵盖工艺容差的分析，仿真可以快速有效地验证工艺制造水平对系统性能的影响，有利于缩短设计验证周期。

技术领域

本发明属于射频微波建模仿真技术领域，尤其涉及到一种射频集成工艺容差与电性能耦合特性的建模与封装方法。

背景技术

射频微波集成工艺作为射频微波系统集成制造的主要环节，如典型组件或器件封装中常用的金丝键合、垂直互联、水平过渡结构等，对保证射频微波系统的电性能，尤其射频信号传输有十分重要的作用。

现有射频建模方法代表性的主要是在神经网络建模基础上的结合矢量拟合建模、经验模型等方法。此类方法核心是针对不同建模对象适配先验知识基函数，或找到简化的空间映射函数，而实际上多数集成射频传输结构无法采用经验描述模型建模，导致样本点外的泛化输出不合理、不理想，需依靠数据的不断积累和对模型结构的不断优化以达到理想的精度，同时目前的建模算法停留在理论层面尚无工程化实施应用的工艺I P建模方法。

而在射频仿真领域，一般通过电磁全波仿真软件，如HFSS/CST，进行射频传输结构分析，由于采用了有限元法和电磁方程组求解，虽然可以对工艺容差进行参数扫描分析，但独立单元模型的准确分析尚且需要耗费大量的计算资源和时间，而要实现系统级模型的电磁仿真分析则更加困难；另一方面，安捷伦公司的ADS(Advanced Design System)软件从链路角度，提供了系统级的快速仿真分析功能，但其中的仿真元件模型却不能反映实际工艺过程中的参数容差对电性能带来的影响；尽管有可实现真实元件性能曲线封装的模块，但仅能表示确定工艺参数下的元件性能，仍无法实现工艺参数容差与电性能之间耦合的仿真分析；业界，芯片代工(Foundry)通常以EDA软件为平台，根据自己的成熟、稳定、高精度的工艺，开发出一整套PDK(Process Develop Kit)工艺设计包，以此作为工艺与设计之间的桥梁，主要针对芯片制造，涉及IPD(Integrated Passive Device)、多层布线及TSV射频传输(Through Silicon Via)。然而，针对射频微波领域，尚未发现可以实现射频集成工艺容差建模分析的方案。

由于射频领域，对材料参数、介质厚度、布线尺寸、加工过程等十分敏感，同时随着射频微波系统向模块化、微型化、高频化发展，使得各集成工艺的参数波动引起的电性能波动愈发显著。而当前该领域内工艺波动容差范围较大，仿真设计时若忽略系统集成过程中工艺容差的影响，往往导致产品预期性能与最终性能存在较大差异。由于射频传输结构的电性能与集成工艺参数之间的关系复杂，当前缺乏一种可以对工艺容差进行快速有效建模的方法，而各制造商之间又存在工艺水平等差异，难以提供标准通用的可反映制造水平的工艺IP模型，同时射频微波产品开发快速响应的需求，也使得工艺I P化的作用逐渐凸显。

此外，射频传输结构发展迅速、种类繁多，涉及的模型结构和建模方法也需要研究扩展，现有方法并不能有效适用于工艺容差电性能建模，在实际研究应用中存在以下问题：

1)建模算法应用范围局限，适用性不强，主要针对具体特定结构、特定参数下的射频元器件建模，不能满足实际应用的工艺容差建模需求，亟需一种适合工程化应用的工艺IP建模算法；

2)EDA仿真软件提供的方法在系统级建模仿真中，不能真实快速有效地分析集成过程中工艺容差对射频微波系统性能的影响；

3)对集成制造环节不能提供一种可定量反映自己的工艺参数波动水平的标准的可扩展的工艺IP建模建库方法。

发明内容