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同步 AHB 至 APB 桥接的设计与实现
对集成系统中关键单元进行有效组合的需求日益增加。SoC 系统的开发旨在提供芯片级集成，这成为集成电路发展的必然趋势，并广泛应用于智能手机、工业应用和微控制器。ARM AMBA 协议是系统各个部分之间交互的普遍采用的方式。在 AMBA 架构中，AHB 到 APB 桥接器对于在 SoC 系统中结合高性能 AHB 总线和低功耗 APB 总线做出了重要贡献。本项目旨在使用 Verilog 实现 AHB 到 APB 桥接器，从而实现这两条总线之间的稳定数据传输。所提出的 AHB 到 APB 桥接器旨在适应不同的读写策略并确保 APB 总线上外设的正常工作。该桥接器已通过 Verilog 硬件描述语言 (HDL) 实现。创建了一个测试台，其中有一个虚拟 AHB 主机和一个优化的 SRAM 作为高速 APB 外设。Verdi 仿真表明该桥接器完全符合设计意图。关键词：AHB 到 APB 桥接器；片上系统 (SoC)； AMBA 协议。
硅基光电子学
近半个世纪以来，硅基微电子技术与光纤通信引发了一场影响深远的信息技术革命，将人类社会带入了高速信息时代，对通信容量和速率的需求呈指数级增长，而数据中心和高性能计算则面临着电互连速度、带宽、能耗等瓶颈制约，硅基光电子技术成为突破这些瓶颈的关键技术。硅凭借折射率高、可容纳小型有源元件、与CMOS兼容工艺等优势，可以在微芯片上以低成本、低能耗实现大规模光电集成，成为芯片产业的热门选择。此外，硅基光电子技术还催生了中红外通信、微波光电子学、片上实验室、量子通信、光电计算、芯片级激光雷达等一系列新的研究领域。本期特刊“硅光子学的最新进展”涵盖了该领域器件和应用的最新发展。本期特刊包含五篇评论文章和四篇原创研究文章，重点关注数据中心相干互连、光电计算、集成量子电路和硅基光电混合集成中的关键器件及其应用。
用于神经形态边缘计算的超低成本、支持多播的异步 NoC
摘要 — 生物大脑越来越多地被视为更高效计算形式的指南。最新的前沿考虑使用基于脉冲神经网络的神经形态处理器进行近传感器数据处理，以适应边缘计算设备严格的功率和资源预算。然而，在神经形态系统的设计中，人们普遍关注受大脑启发的计算和存储原语，这目前正在将一个根本瓶颈推到最前沿：芯片级通信。虽然通信架构（通常是片上网络）通常受到通用计算的启发，甚至借鉴了通用计算，但神经形态通信表现出独特的特征：它们由事件驱动的路由组成，在狭小的区域和功率预算内将少量信息路由到大量目的地。本文旨在实现受大脑启发的通信的片上网络设计的转折点，围绕成本效益高且强大的异步设计、短消息传递的架构专业化和基于树的多播的轻量级硬件支持相结合。经功能性脉冲神经网络流量验证，与用于边缘计算应用的真实多核神经形态处理器的最先进的 NoC 相比，所提出的 NoC 可节省 42% 至 71% 的能源。
激光超声检测系统对球栅阵列封装焊球的测量能力评估
摘要 — 激光超声检测是一种新颖的、非接触的、非破坏性的技术，用于评估微电子封装中焊料互连的质量。在该技术中，通过比较已知良好参考样本和被测样本的平面外位移信号（该信号由超声波传播产生）来识别焊料互连中的缺陷或故障。实验室规模的双光纤阵列激光超声检测系统已成功证明可以识别先进微电子封装（如芯片级封装、塑料球栅阵列封装和倒装芯片球栅阵列封装）中焊料互连中的缺陷和故障。然而，任何计量系统的成功都依赖于精确的数据，以便在微电子行业中发挥作用。本文使用量具重复性和再现性分析证明了双光纤阵列激光超声检测系统的测量能力。工业倒装芯片球栅阵列封装已用于使用激光超声检测系统进行实验，检测数据用于进行重复性和再现性分析。量具重复性和再现性研究也已用于选择已知的良好参考样品来与受试样品进行比较。
封装的 Ga2O3 肖特基整流器，具有超过 60 A 的浪涌电流能力
摘要 — 超宽带隙氧化镓 (Ga 2 O 3 ) 器件最近已成为电力电子领域的有希望的候选者；然而，Ga 2 O 3 的低热导率 (k T ) 引起了人们对其电热稳定性的严重担忧。这项工作首次实验演示了采用底部冷却和双面冷却配置封装的大面积 Ga 2 O 3 肖特基势垒二极管 (SBD)，并首次表征了这些封装 Ga 2 O 3 SBD 的浪涌电流能力。与普遍看法相反，采用适当封装的 Ga 2 O 3 SBD 表现出很高的浪涌电流能力。具有 3×3 mm 2 肖特基接触面积的双面冷却 Ga 2 O 3 SBD 可以承受超过 60 A 的峰值浪涌电流，峰值浪涌电流与额定电流之比优于同等额定值的商用 SiC SBD。这种高浪涌电流的关键促成机制是导通电阻的温度依赖性小，这大大降低了热失控，以及双面冷却封装，其中热量直接从肖特基结提取，不需要通过低 k T 块状 Ga 2 O 3 芯片。这些结果消除了有关 Ga 2 O 3 功率器件电热耐用性的一些关键担忧，并体现了其芯片级热管理的重要性。1
摩尔定律通过芯片化演变...
摘要 ---随着摩尔定律在单片应用方面达到极限并且半导体技术节点周期变得更长，异构集成 (HI) 将既能提高计算密度又能缩短设计周期时间。HI 2.5D SiP 技术是微电子领域的一个强大新趋势，其驱动力来自摩尔定律的放缓。 关键词 --- 异构集成、芯片、摩尔定律、芯片化架构、2.5D 集成、硅中介层、射频系统级封装 要保持领先于美国的对手，就需要控制电磁频谱，因此需要传感器处理链的演变。需要在传感器边缘采用敏捷的芯片级解决方案来克服传统电子战和雷达系统固有的数据带宽和延迟限制。还需要缩短设计周期、尺寸、重量、功耗和成本 (SWaP-C)。异构 2.5D 集成是摩尔定律的下一阶段，它支持基于芯片化架构的微电子新方法。通过将用于模拟、数字化、处理、内存和 AI 功能的最佳硅片产品集成到一块芯片上，可以加速可部署、模块化、高性能微电子技术向战术前沿的推进（图 1）。Mercury 正在与领先的半导体供应商合作，为国防客户提供唯一值得信赖的 RF 系统级封装 (RFSiP) 设备，这些设备采用了
封装堆叠 (PoP) 和板级可靠性，行业联合研究结果
摘要/工作范围 本文介绍了 Amkor Technology、Panasonic Factory Solutions 和 Spansion 在封装层叠 (PoP) 板级可靠性 (BLR) 领域进行的三方联合研究的结果。[BLR 在行业内也称为二级或焊点可靠性]。虽然 PoP 在手持便携式电子应用中呈指数级增长，但正如 iSuppli [1] 和其他公司所报告的那样，迄今为止，PoP BLR 数据都是针对客户特定的，无法在行业发布。存在大量公司内部和行业数据，可帮助优化 0.5mm 间距、无铅细间距 BGA (FBGA) 或芯片级封装 (CSP) 中的 BLR 性能设计。此外，正如 Scanlan、Syed、Sethuraman 等人 [2] 所报告的那样，0.4mm 间距 CSP 中出现了新的工作。但是，针对从顶部到底部的 PoP - BGA 接口可靠性的行业数据对于设计人员规划新的 PoP 应用或配置至关重要。此外，需要数据来验证当前底部 0.5mm 间距 BGA 到主板接口无铅可靠性性能的最佳实践是否仍然适用于 PoP 堆叠结构。本次合作研究的目标是：• 比较流行的无铅球合金和 BGA 基板焊盘涂层，以确定哪种焊点和 BGA 焊盘涂层结构对 BGA 接口表现出最佳的 BLR 成本/性能平衡。• 建立合作的 PoP 供应链关系，以生成适用的 BLR 数据并使其广泛提供给行业。• 确保生成的 PoP BLR 数据是全面的 - 基于对顶部、底部封装和最终 PWB 组装的大批量设计和可制造性考虑。
封装材料对无铅焊点热机械循环过程中拉伸应力的影响
摘要 电子组件使用各种具有不同机械和热性能的聚合物材料来在恶劣的使用环境中提供保护。然而，机械性能的变化（例如热膨胀系数和弹性模量）会影响材料的选择过程，从而对电子产品的可靠性产生长期影响。通常，主要的可靠性问题是焊点疲劳，这是电子元件中大量故障的原因。因此，在预测可靠性时，有必要了解聚合物封装（涂层、灌封和底部填充）对焊点的影响。研究表明，当焊料中存在拉伸应力时，由于聚合物封装的热膨胀，疲劳寿命会大大缩短。拉伸应力的加入使焊点处于周期性多轴应力状态，这比传统的周期性剪切载荷更具破坏性。为了了解拉伸应力分量对微电子焊点疲劳寿命缩短的影响，有必要将其分离出来。因此，我们构建了一个独特的样本，以使无铅焊点经受波动的拉伸应力条件。本文介绍了热机械拉伸疲劳样本的构造和验证。热循环范围与灌封膨胀特性相匹配，以改变施加在焊点上的拉伸应力的大小。焊点几何形状的设计具有与 BGA 和 QFN 焊点相关的比例因子，同时保持简化的应力状态。进行了 FEA 建模，以观察焊点在热膨胀过程中的应力-应变行为，以适应各种灌封材料的特性。焊点中轴向应力的大小取决于热膨胀系数和模量以及热循环的峰值温度。样本热循环的结果有助于将由于灌封材料的热膨胀而导致焊点经历的拉伸应力的大小与各种膨胀特性相关联，并为封装电子封装中焊点的低周疲劳寿命提供了新的见解。简介大量电子元件故障归因于焊点疲劳故障。航空航天、汽车、工业和消费应用中的许多电子元件都在波动的温度下运行，这使焊点受到热机械疲劳 (TMF) 的影响。电子组件中的焊料疲劳是温度波动和元件与印刷电路板 (PBC) 之间热膨胀系数 (CTE) 不匹配的结果。在温度变化过程中，PCB 和元器件 CTE 的差异会引起材料膨胀差异，从而使焊点承受剪切载荷。为了减少芯片级封装 (CSP) 中焊点所承受的剪切应变，人们使用了各种底部填充材料来限制焊点的变形。芯片级焊料互连（例如倒装芯片封装中的焊料）尤其受益于底部填充材料，因为它可以重新分配热膨胀应力，从而限制施加在焊料凸点上的应变。除了限制剪切应变之外，底部填充材料的膨胀还会导致球栅阵列 (BGA) 焊点产生较大的法向应变。Kwak 等人使用光学显微镜的 2D DIC 技术测量了热循环下焊点的应变 [1]。他们发现，CTE 为 30 ppm/ºC 且玻璃化转变温度 (T g ) 为 80ºC 的底部填充材料在 100ºC 的温度下可以产生 6000 µƐ 的平均法向应变。这些高法向应变并不像 BGA 封装中的剪切应变那样表现出与中性点距离相同的依赖性。法向应变的大小与 CTE、弹性模量 (E)、封装尺寸和温度有着复杂的依赖关系。法向应变的增加使焊点受到剪切应变和轴向应变的组合影响，这反过来又使焊点在温度波动的条件下受到非比例循环载荷。
钻石填充底部填充材料：SMT 158D8
钻石填充底部填充材料：SMT 158D8（纽约州奥尔巴尼）2021 年 1 月 18 日 YINCAE 很高兴地宣布，我们开发了 SMT 158D8，这是一种毛细管状、流动速度快的高导热底部填充材料，也是一种易于返工的液体环氧树脂。SMT 158D8 是世界上第一个（也是唯一一个）商用钻石填充底部填充材料。SMT 158D8 的导热系数为 >6 W/mK，可轻松流入小间隙，不会发生相分离，具有高耐盐湿性和出色的附着力。此外，与使用焊膏相比，SMT 158D8 跌落测试的性能提高了两个数量级。SMT 158D8 的亮点是它能够将 CPU (POP) 温度降低 10°C。该材料可用作倒装芯片、芯片级封装、球栅阵列器件、封装上封装和焊盘栅格阵列应用的底部填充材料。它还适用于各种先进封装中的裸芯片保护，例如存储卡、芯片载体、混合电路和多芯片模块。它专为高产量和以工艺速度和散热为主要考虑因素的环境而设计。如需了解有关 YINCAE 的 SMT 158D8 底部填充材料的更多信息，或要了解有关 YINCAE 产品系列的更多信息，请发送电子邮件至：info@yincae.com。您也可以访问我们的网站：www.yincae.com 了解更多信息
使用双边单侧频率转换
摘要 - 在无线链路和低温量子平台中使用的CMOS集成式全双工（IBFD）操作，以前是使用空间 - 周期模式的相位非循环系统启用的无磁性循环器。在这一文献中，我们提出了一种替代且简单的集成电路方案，该方案不仅实现了IBFD操作所需的非重点信号交流，而且还可以通过完全消除任何芯片级传输（TX） - receive（RX）耦合来改善同盟性能。通过执行与反向传播的TX和RX信号进行方向/独立的单层边缘转换来启用上述函数，这与天线（ANT）频率相反，这与芯片TX和RX频率的偏差相反。这样的原理还扩大了隔离带宽，并启用了集成的接收器下降函数。作为概念的证明，使用65 nm的批量CMOS技术实现了3.4-4.6-GHz（30％的分数带宽）IBFD接口。在300 K时测得的TX-TO-RX隔离为32-51 dB，在4.2 K时为14-29 dB。在300 K时测得的TX-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-TO-RX插入损失为300 k，300 K，在300 K，1.9和2.0 dB时，在4.2 k，300 k。 分别。芯片的IBFD核心的面积为0.27 mm 2，在300 k和4.2 K.