innovus Flip chip 产品设计方法(3)

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4.4 IO 焊盘优化

自动bump 分配优化流程，描述的是实现设计者完全自主控制bump的放置与分配 时的处理过程。设计者仍可通过优化 IO 焊盘 来提升重分布层（RDL）的可路由性。Innovus 提供了自动化的实现方式，对应的命令为：placePIO --optIOs --noRandomPlacement该命令同样会调用全局倒装芯片routing，以优化焊盘的布局。

此功能的实现需要与封装工程师紧密协作 ，因为上述流程中创建的bump，最终需要路由至封装焊球。封装路由对资源的需求极高、要求严苛，封装设计工具（APD/SiP）通常会提出一些约束条件（涉及bump的放置与分配）。设计者可通过读取封装工具提供的 IO 文件，将这些bump的放置与分配约束导入 Innovus。Innovus 与 SiP 工具均提供了专用功能，以支持工具间的这种数据交互。

在从 APD 工具读取新的凸点分配信息后，Innovus 支持以下三种场景 / 流程：

1. 部分 bump分配允许优化 可使用上述的自动优化流程，即通过命令 placePIO --assignBump --noRandomPlacement 优化bump分配。设计者需通过约束文件配合 setFlipChipMode 命令，明确告知工具哪些bump分配是固定的。

2. 所有 bump分配均由封装工程师固定 不允许进行任何新的分配。此时，工程师唯一可执行的优化操作是优化 IO 焊盘的布局 。需注意：部分焊盘可能仅为 "已放置" 状态，而非 "固定" 状态。优化此类焊盘的命令为：placePIO --optIOs --noRandomPlacement该命令会尊重施加在 IO 焊盘上的固定属性。

3. 部分 bump与部分 IO 焊盘同步优化 Innovus 支持同时优化 IO 焊盘的布局与bump的分配，对应的命令为：placePIO --assignBump --optIOs --noRandomPlacement同样，设计者需通过 setFlipChipMode 命令指定固定的 bump，并将不允许移动的 IO 焊盘设置为固定状态。

黄金准则 ：倒装芯片的布局规划应尽早开展，这能极大降低工程师找到可行解决方案的难度。一旦设计进入数字实现阶段，IO 焊盘的移动空间将变得极小。

下图为IO 焊盘和 / 或 bump分配的优化流程图。

在完成任何bump分配的修改后，必须在 APD 工具中重新检查设计的可路由性 。完成流程步骤 C 后，设计即可进入电源规划与 RDL routing 阶段。

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5. 电源规划

倒装芯片设计的电源规划步骤，与非倒装芯片设计总体一致，但仍有一些值得注意的流程建议：

1. RDL 层的使用时机 建议在焊盘到bump 的routing 完成前，不要使用 RDL 层 。因为倒装芯片路由器对路由障碍物极其敏感。电源路由（即电源条的生成）可在IO 焊盘到bump的routing完成后，使用 RDL 层进行。

2. addStripe 命令的专用选项该命令提供了 2 个专门用于简化倒装芯片设计的选项，以支持电源条的生成：

   • -over_bumps

✅ 功能：在电源 / 地（PG）bump上方生成电源条。

✅ 特性：电源条的生成会在有效 PG bump的边缘处停止。

✅ 示例：下图展示了在金属层 9 的bump上方，于金属层 8 生成的电源条。

✅ 附加功能：若bump 在 LEF 文件中未定义障碍物（OBS），该命令会自动删除生成的过孔，以避免出现 "bump 下过孔" 的违规情况。

• -between_bumps

✅ 功能：在PG bump 之间生成电源条。

✅ 特性：无 PG bump的区域不会生成电源条。

✅ 示例：下图展示了使用 addStripe --between_bumps 命令的执行结果，注意无 PG bump的区域存在电源条的中断。

✅ 效果：在bump 之间会生成独立的 VSS 和 VDD 电源条。

1. 区域指定功能 上述两个选项均支持为电源条的routing 指定一个区域 （矩形或任意多边形）。这一功能极具灵活性，尤其适用于设计中包含多个电源域的场景，可显著提升命令的实用性。

2. 不建议的操作 在此阶段，不建议使用 RDL 层来routing / 创建电源bump 与电源走线 / 电源焊盘之间的连接 。这一步骤应在信号routing 过程中或信号routing 完成后执行，具体细节将在系列文章的 "信号与电源routing " 章节中说明。

注意事项：

• addStripe 命令会在未分配的bump 上方生成电源条 。建议设计者在完成焊盘与bump 的优化后，删除所有备用bump 。由于这些bump 未被分配，verifyGeometry 命令不会将此类短路标记为违规。

• 若设计者计划在与 RDL 路由相同的金属层 中创建电源 / 地条，建议在使用 fcroute 完成信号路由后 再执行此操作。

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6. RDL routng

6.1 概述

倒装芯片fcroute的核心功能 是实现bump 与 IO 焊盘之间的网络routing。该命令支持两种routing 类型，具体如下：

路由类型	命令格式	功能	路由风格	约束支持	专用选项
电源路由	fcroute -type power	连接 PG bump至环形电源 / 电源条	仅支持曼哈顿路由	不遵循 setFlipChipMode 的设置	-
信号路由	fcroute -type signal	连接PG bump至 IO 焊盘	支持曼哈顿路由、45° 路由（默认）	遵循 setFlipChipMode 的所有设置	1. -connectPowerCellToBump：支持 PG PG bump至 IO 焊盘的路由（也可通过 setFlipChipMode --connectPowerCellToBump true 开启） 2. -preventViaUnderBump：防止在PG bump上生成过孔

1. 设计风格支持 routing 由命令 fcroute --type signal 支持两种设计风格：外围 IO（PIO） 和 区域 IO（AIO） 。该命令不受设计风格的限制，即设计者可在 PIO 设计中，为特定目的使用 AIO 模式。

   注：本文档中，AIO 或 PIO 模式均指为 fcroute 指定的设计风格。

   • AIO 模式 ：fcroute --type signal --designStyle aio ✅ 仅使用详细routes 完成bump至 IO 焊盘的连接。✅ 采用routes nets one by one的方式，属于增量式路由。

   • PIO 模式 ：fcroute --type signal --designStyle pio✅

     ➔ 该命令将首先调用全局布线器分配所有布线资源，随后调用详细布线器完成凸块（bump）至输入输出焊盘（IO pad）的连接，最后执行后处理步骤以完成整个布线流程。

     ➔ 对于网络所布线的区域，该命令部分支持 指定坐标范围内的基于区域的布线（命令格式：fcroute --type signal --designStyle pio --area {x1 y1 x2 y2} -incremental）。其中，-incremental 选项是基于区域的 PIO 模式布线的必填项。

2. 多连接支持 通常，倒装芯片路由器采用一对一 的连接方式（一个bump 对应一个焊盘）。但 fcroute 支持一对多 或多对一的连接，相关命令如下：

   • 多bump到一个焊盘：setFlipChipMode -multipleConnection multiBumpsToPad。

   • 多个焊盘到一个bump：setFlipChipMode -multipleConnection multiPadsToBump

3. 串行焊盘路由支持 从 Innovus 18.1 版本开始，支持串行焊盘routing （即凸点 - 焊盘 - 焊盘的路由方式），开启命令为：setFlipChipMode -serial_pad_routing true

   注：仅 PIO 模式支持串行焊盘路由。

4. TSV routing fcroute 还支持硅通孔（TSV）routing，可实现 TSV 与bump、电源条、实例引脚之间的连接。相关命令如下：

   • TSV 至bump ：fcroute -type signal --connectTsvToBump 注：由于 TSV 包含正面bump和背面bump，fcroute 需分别对其进行路由 。设计者需在额外配置文件 中添加 srouteExcludeBumpType bump_cell_name，以告知 fcroute 需要排除哪些bump。

     • 连接 TSV 至背面bump：排除正面bump。
     • 连接 TSV 至正面bump：排除背面bump。

   • TSV 至 IO 焊盘：fcroute -type signal --connectTsvToPad
   • 电源 TSV 至电源条：fcroute -type power --connectTsvToRingStripe

5. 快速路由设置（初始布局阶段） fcroute 是一款智能且可预测的 RDL routing，设计者可通过快速的倒装芯片路由结果，评估布局的变更。在初始布局阶段，可通过以下两种通用设置方式，快速获得路由结果：

   设置项	setFlipChipMode 命令设置	fcroute 命令直接设置
   路由层	setFlipChipMode --layerChangeBotLayer <底层名> --layerChangeTopLayer <顶层名>	fcroute --layerChangeBotLayer <底层名> --layerChangeTopLayer <顶层名>
   路由宽度	setFlipChipMode -routeWidth <数值>	fcroute -routeWidth <数值>

   两种完整的操作流程示例（以 PIO 模式为例）：

   • 流程 1：先用 setFlipChipMode 设置，再用 fcroute 路由

     1. 为 fcroute 指定路由设置：setFlipChipMode --layerChangeBotLayer <底层名> --layerChangeTopLayer <顶层名> -routeWidth <数值>

     2. 查看路由设置，确认符合预期：getFlipChipMode

     3. 执行路由：fcroute --type signal --designStyle pio

   • 流程 2：直接用 fcroute 命令完成设置与路由

     1. 路由前查看当前设置，确认符合预期：getFlipChipMode

     2. 执行路由并指定设置：fcroute --type signal --designStyle pio -routeWidth <数值> --layerChangeBotLayer <底层名> --layerChangeTopLayer <顶层名>

   两种设置方式的核心区别：

   • setFlipChipMode 的设置：可通过 saveDesign/restoreDesign 命令保存 / 恢复；若未被 fcroute 的选项覆盖，这些设置将对后续的 fcroute 命令生效。

   • fcroute 命令的设置：路由完成后无法保存；仅对当前执行的 fcroute 命令生效。

6. 引脚形状支持 fcroute 对典型引脚形状的路由支持效果最佳，典型引脚形状的定义如下：

   • 仅包含一个几何图形。
   • 几何图形的宽度与高度差异不大。
   • 宽度或高度中，至少有一个维度大于路由宽度 。 注：fcroute 也可对一些特殊引脚形状 进行路由（如单个细长的几何图形、多个几何图形组成的引脚），但路由质量相对较差，相关优化正在进行中。

7. 定制化扩展 上述为 fcroute 的基础功能。针对定制化需求，可通过约束文件 和额外配置文件对其功能进行大幅扩展：

   • 约束文件：为文本文件，可通过 fcroute --constraintFile <文件名> 或 setFlipChipMode --constraintFile <文件名> 导入。

   • 额外配置文件：为文本文件，可通过 fcroute --extraConfig <文件名> 或 setFlipChipMode --extraConfig <文件名> 导入。本章节将详细介绍一些对 fcroute 非常实用的约束和额外配置选项。

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6.2 倒装芯片路由的实用约束

倒装芯片路由器（fcroute）允许设计者将路由约束写入文本文件 ，并通过以下命令导入：fcroute --constraintFile <文件名> 或 setFlipChipMode --constraintFile <文件名>

通用注意事项：

• 所有长度约束的单位为微米（μm）。
• 所有电阻约束的单位为欧姆（Ω）。
• 所有数值均支持浮点数。

以下是 fcroute 支持的路由约束的详细说明。

6.2.1 全局约束

全局约束用于指定影响设计中所有网络的通用规则 ，必须在约束文件的顶部进行声明。支持的全局约束如下：

1. WIDTH <数值>

   • 功能：为所有网络指定全局routing 宽度。

   • 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

   • 优先级：若同时通过 setFlipChipMode 或 fcroute 命令指定了routing 宽度，命令中的设置优先级更高。

   • 局部应用：也可在局部约束 NETS 中使用，此时指定的宽度仅对 NETS 约束中关联的网络生效。

2. WIDTHRANGE <最小值:最大值>

   • 功能：指定routing宽度的范围，允许 fcroute 结合 MAXRES 约束优化线宽。

   • 支持：仅 PIO 模式。

   • 局部应用：也可在 NETS 约束中使用，仅对关联网络生效。

3. MAXRES <数值>

   • 功能：为所有指定网络指定最大允许电阻值。

   • 支持：仅 PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

   • 电阻报告：可在额外配置文件 中添加 srouteFCReportRes <电阻文件名>，fcroute 会将路由后的电阻值写入该文件。

   • 局部应用：也可在 NETS 约束中使用，仅对关联网络生效。

4. SPACING <数值>

   • 功能：指定倒装芯片routing的网络，与其他所有routing之间的最小间距。

   • 目的：routing通过该间距值，限制耦合电容对网络总电容的影响。

   • 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

   • 局部应用：也可在 NETS 约束中使用，仅对关联网络生效。

5. PIOLAYERCHANGE PAD

   • 功能：开启层切换功能。

   • 支持：仅 PIO 模式；曼哈顿、45° routing。

   • 层切换行为（假设顶层 RDL 为TOP_RDL，次顶层为2nd_RDL）：

     • 优先使用TOP_RDL，仅在单层无法完成交叉路由时，才使用2nd_RDL：--layerChangeBotLayer TOP_RDL -layerChangeTopLayer TOP_RDL

     • 自由切换层，工具将智能利用层资源：--layerChangeBotLayer 2nd_RDL -layerChangeTopLayer TOP_RDL

6. FINDPINLAYERS <层名>

   • 功能：指定用于连接的引脚几何图形所在的层。

   • 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

7. MINPINSIZE <宽度 高度>

   • 功能：指定用于连接的引脚的最小几何尺寸。

   • 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

6.2.2 分割约束（SPLIT）

SPLIT 约束用于在路由宽度大于 LEF 中定义的MAXWIDTH，或大于用户指定的数值时，对导线进行分割。

• 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

• 语法：

  SPLITSTYLE RIVER|MESH
  SPLITWIDTH <数值>
  SPLITGAP <数值>
  SPLITKEEPTOTALWIDTH TRUE|FALSE

• 各参数说明：

  1. SPLITSTYLE RIVER|MESH：指定分割后导线的交错风格。

     • 默认值：RIVER。

     • RIVER：分割后的导线无交错模式 。

     • MESH：分割后的导线相互交错 。

  2. SPLITWIDTH <数值>：指定分割后导线段的宽度。若路由宽度大于此值，fcroute 将自动分割。

     • 默认值：LEF 中定义的MAXWIDTH。

  3. SPLITGAP <数值>：指定分割后导线段之间的间隙。

     • 若指定此约束，分割后的导线段间距必须大于该值。

     • 若未指定，间距为默认的最小间距值，不会导致 DRC 违规。

  4. SPLITKEEPTOTALWIDTH TRUE|FALSE：控制分割后导线宽度的计算方式。

     • FALSE（默认） ：总宽度 = 单根分割导线宽度 × 数量 + 间隙 × (数量 - 1)。示例：路由宽度 = 13，LEF 的MAXWIDTH=10，间隙 = 1.5 → 单根分割导线宽度 =(13-1.5)/2=5.75。

     • TRUE ：总宽度 = 单根分割导线宽度 × 数量（计算时不考虑间隙）。示例：路由宽度 = 13，数量 = 2 → 单根分割导线宽度 = 13/2=6.5。

  • 局部应用：可在 NETS 约束中使用，仅对关联网络生效。

• 该特性同样可应用于 NETS 约束 （一种局部约束），且SPLIT 特性仅对 NETS 约束中关联的网络生效。
• 不同分割风格的示例如下：➔ SPLITSTYLE RIVER
• 
• SPLITSTYLE MESH
• 

6.2.3 网络约束（NETS）

NETS 约束用于为特定网络组设置专属的routing约束。

• 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45°routing。

• 语法：

  NETS
  WIDTH <数值>
  ROUTELAYERS <底层:顶层>
  SPACING <数值>
  <网络名列表>
  END NETS

• 各参数说明：

  1. WIDTH <数值> & SPACING <数值>：与 6.2.1 节的全局约束相同。

  2. ROUTELAYERS <底层:顶层> ：指定该网络组的routing layer 范围。

     • 层名支持：层编号、LEF 中的层名。

     • 示例：底层为 metal7（LEF 中为 METG2），顶层为 metal8（LEF 中为 METTOP），以下写法均有效：ROUTELAYERS 7:8;``ROUTELAYERS metal7:metal8;``ROUTELAYERS METG2:METTOP; （推荐写法）

  3. <net_name_list>：指定约束适用的网络名，支持以下匹配方式：

     • 取反匹配：~（如 ~clk 表示除 clk 外的所有网络）。

     • 通配符匹配：*（如 data_* 表示所有以 data_开头的网络）。

     • 类型匹配：@SIGNAL（所有信号网络）、@POWER（所有电源网络）、@GROUND（所有地网络）。

6.2.4 差分路由约束（DIFFPAIR）

差分路由的目标 是为一对网络 提供相似的网络延迟。

• 支持：仅 AIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

• 路由策略（优先级从高到低）：

  1. 长度平衡路由：匹配两条网络的路由长度。
  2. 拓扑平衡路由：若长度平衡失败，则匹配拓扑结构。
  3. 长 / 宽匹配路由：若拓扑平衡失败，则匹配长度与宽度。

• 三种routing 结果的说明：

• 

  • 图 (a)：长度与拓扑均实现平衡。
  • 
  • 图 (b)：长度无法平衡，但保持拓扑平衡。
  • 
  • 图 (c)：拓扑无法平衡，匹配长度与宽度。 注：以上三种方法均可保证两条网络的延迟相似。

• 语法：

  DIFFPAIR
  [THRESHOLD <数值>]
  <网络1>
  <网络2>
  END DIFFPAIR

• 参数说明：THRESHOLD <数值> ：指定正常路由与平衡路由之间，额外导线长度的百分比阈值 。示例：THRESHOLD 0.2 表示阈值为 20%。

6.2.5 匹配路由约束（MATCH）

匹配路由的目标 是为一组网络（数量大于 2） 提供相同的路由长度。

• 支持：仅 AIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

• 语法：

  MATCH
  <网络1>
  <网络2>
  ...
  <网络n>
  END MATCH

• 示例：下图展示了用户选择 4 个网络，进行长度匹配路由的结果。

6.2.6 屏蔽路由约束（SHIELDING）

倒装芯片路由器支持在路由过程中，为网络添加屏蔽层 。推荐通过约束文件开启此功能。

• 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

• 语法： plaintext

  SHIELDING
  SHIELDBUMP TRUE/FALSE
  SHIELDWIDTH <数值>
  SHIELDGAP <数值>
  SHIELDSTYLE a|b|c
  SHIELDNET <网络名>
  <被屏蔽网络名列表>
  END SHIELDING

• 各参数说明：

  1. SHIELDBUMP TRUE/FALSE ：是否对凸点进行屏蔽。
     • TRUE：使用指定的屏蔽网络对凸点进行屏蔽（仅支持 AIO 模式、曼哈顿路由）。
     • FALSE：不对凸点进行屏蔽（默认值）。
  2. SHIELDWIDTH <数值> ：指定屏蔽网络的宽度（单位：微米）。
  3. SHIELDGAP <数值> ：指定屏蔽层（特殊网络）与被屏蔽层（信号网络）之间的间隙（单位：微米）。
  4. SHIELDSTYLE a|b|c ：指定屏蔽层的放置位置 。
     • a：在凸点所在层的上方。
     • b：在凸点所在层的下方。
     • c：与凸点在同一层（公共层）。
  5. SHIELDNET <网络名> ：指定用于屏蔽的特殊网络（通常为 VSS）。
  6. <被屏蔽网络名列表> ：指定需要被屏蔽的信号网络列表。

• 示例：左侧网络未启用SHIELDBUMP，右侧网络通过SHIELDBUMP TRUE实现了凸点屏蔽。

• 重要注意事项：

  1. 生成的屏蔽层为浮空状态 。设计者需通过 editPowerVia 命令，将其连接至正确的电源 / 地网络。
  2. 使用 fcroute 的屏蔽选项时，defOut 命令会将被屏蔽的网络标记为SHIELD，并记录金属屏蔽线的相关信息。

6.2.7 配对约束（PAIR）

PAIR 约束用于控制bump与焊盘之间的配对关系 ，尤其适用于PG 连接。因为 PG bump与焊盘通常存在 "多对多" 的连接需求，设计者需要明确定义其配对关系。

• 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

• 语法：

  PAIR
  <net_name> <pad_name_list> <bump_name_list>
  END PAIR

• 支持的配对模式：

  1. 一对一对：一个焊盘对应一个 bump。
  2. 多对一：多个焊盘对应一个 bump（需通过 fcroute -multiPadsToBump 或 setFlipChipMode -multipleConnection multiPadsToBump 开启）。
  3. 一对多：一个焊盘对应多个 bump（需通过 fcroute -multiBumpsToPad 或 setFlipChipMode -multipleConnection multiBumpsToPad 开启）。

• 约束规则：

  1. 若bump 已被固定，或被分配至与指定网络不同的其他网络，fcroute 将忽略该bump。

  2. 对于指定网络中，未出现在列表中但需要连接的 IO 焊盘或bump，fcroute 将忽略它们 ，仅route PAIR约束中指定的配对关系。

6.2.8 电阻驱动约束（Resistance Driven）

设计者可通过此约束，在路由过程中限制网络的电阻值。

• 支持：AIO、PIO 模式；曼哈顿、45° 路由。

• 语法（基于NETS约束）：

  NETS
  MAXRES <value>
  WIDTHRANGE min_value: max_value
  <net_name_list >
  END NETS

• 参数说明：

  1. MAXRES <数值> ：为约束中定义的网络，指定最大允许电阻值。

  2. WIDTHRANGE <最小值:最大值> ：指定可变的路由宽度范围。路由器可在该范围内自动调整线宽，以避免违反最大电阻约束。

• 推荐配置：建议在额外配置文件 中添加 srouteFCReportRes <电阻文件名>。路由完成后，实际电阻值将被写入该文件，便于调试。

• 电阻报告格式：文件将以表格形式报告每个网络的实际电阻值与约束值。示例：

  #================================
  #........Resistance Table........
  # resSQ: 0.100 for METAL8
  #================================
  'int' 0.875
  ...
  'port_pad_data_out[15]' Actual:3.159 Constraint:3.000

• 精确电阻分析：若需要获取更精确的电阻值，建议使用Cadence 签核提取工具 QRC，该工具可在 Innovus 中直接运行。

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6.3 倒装芯片route的实用额外配置

倒装芯片（fcroute）允许设计者将额外的配置选项写入文本文件，并通过以下命令导入：

fcroute --extraConfig or setFlipChipMode --extraConfig

由于倒装芯片route的模式多样，且 RDL router的定制化需求极高，该文件用于定义一些通用设置之外的、针对特定 RDL route需求的选项。设计者可根据自身需求选择使用。

以下是常用的额外配置选项：

1. srouteFcroutePadPinTagging [TRUE | FALSE]

   • 功能：设置为TRUE时，开启基于端口编号的路由。

   • 默认值：FALSE。

2. srouteFcReportRes <文件名>

   • 功能：将电阻报告写入指定文件，便于结合MAXRES约束检查路由结果。

3. sroutePrevent45ForLowerLayer [TRUE | FALSE]

   • 功能：设置为TRUE时，禁止在低层使用 45° 路由。

   • 默认值：FALSE。

4. srouteRouteWidthForLowerLayer <数值>

   • 功能：为低层 route指定不同的线宽值。

   • 单位：数据库单位（DB unit）。

   • 示例：若 DB unit 为 2000，低层线宽为 8 微米，则该值应设置为 2000×8=16000。

5. srouteConnectToEdgeOfBump [TRUE | FALSE]

   • 功能：设置为TRUE时，指定导线连接至bumper的边缘。

   • 默认值：FALSE。

6. srouteConnectToAnyOfBump [TRUE | FALSE]

   • 功能：设置为TRUE时，fcroute无需路由至bumper的中心 ，只需接触到**bumper**几何图形的任意位置即可。

   • 默认值：FALSE。

7. srouteConnectToCenterOfPin [TRUE | FALSE]

   • 功能：设置为TRUE时，fcroute 可连接至除bumper外的任意引脚的中心。

   • 默认值：FALSE。

   • 适用场景：通常用于导线宽度小于引脚宽度的情况。

8. srouteExcludeBumpType <bumpe单元名>

   • 功能：指定需要被 fcroute 排除的bumpe单元类型。

9. srouteExcludeRegion "llx1 lly1 urx1 ury1 llx2 lly2 urx2 ury2 ..."

   • 功能：指定需要排除的区域，fcroute 将不会在该区域内对bump和焊盘进行路由。

   • 格式：字符串需用双引号括起，可定义多个不连续的矩形区域。每个矩形的格式为左下角x 左下角y 右上角x 右上角y。

   • 单位：数据库单位（DB unit）。

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6.4 电源routing

连接电源 / 地（PG）bumpe 的方法有两种，这两种方法可在同一设计中并存：

1. PG **bumper**连接至 IO 焊盘。

2. PG **bumper**连接至环形电源 / 电源条。

6.4.1 PG **bumper**连接至 IO 焊盘

推荐流程 ：将此类连接与信号路由同时进行。

• 开启方式：fcroute 提供了专用选项 -connectPowerCellToBump，该选项会告知路由器，在进行信号路由的同时，完成 PG bump至 IO 焊盘的连接。也可通过命令 setFlipChipMode --connectPowerCellToBump true 开启此功能。

• 自动配对：若用户未指定任何特殊的配对约束，fcroute 会基于可路由性，智能地将 PG bump与 PG 焊盘进行自动配对。同时，在无约束的情况下，路由器也会智能地选择最合适的引脚进行路由。

• 精确控制：若需要更精确地控制 PG bump与 PG 焊盘之间的连接，设计者可使用约束文件中的PAIR约束 ，或开启端口编号功能。

6.4.2 PG bump连接至环形电源 / 电源条

• 实现命令：可通过命令 fcroute --type power，直接将 PG bump连接至环形电源或电源条。bump与电源条之间的连接由 fcroute 完成。

• 优势：设计者可通过创建额外的电源 / 地bump，来降低电压降（IR drop），这是倒装芯片设计的重要优势之一。

• 

• 四种方法的对比示例：

  1. 图 (a)：通过 fcroute --type signal --designStyle pio -connectPowerCellToBump，将地bump连接至 IO 焊盘。
  2. 图 (b)：通过 fcroute --type power，将电源bump连接至模块环形电源。
  3. 图 (c)：通过 fcroute --type power，将 PG bump连接至电源条。
  4. 图 (d)：通过 addStripe，将 PG bump连接至电源条。

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| （a） | (b) |
| (C) | (d) |

6.5 点对点路由器（P2P router）

Innovus 支持半自动的点对点（P2P）路由器 ，可用于生成定制化的特殊路由图案 。

1. 访问方式：通过图形界面（GUI）的专用工具按钮访问。

2. 使用方法：

   1. 点击 P2P 路由器的工具按钮。

   2. 按下F3 键，打开 P2P 路由器的设置界面。

   3. 点击第一个对象，作为源端。

   4. 点击第二个对象，作为目标端 。

3. 设置界面说明（F3 键）：

   • 网络名 ：若未指定，p2pRoute 会根据 GUI 中选择的对象，自动获取网络名。

   • 使用精确位置（Use exact location） ：若勾选，路由器将使用用户点击的精确位置 进行连接；若未勾选，路由器将自动搜索最佳的连接点。

   • 偏移量（-offset x y） ：定义从原始点击位置开始，最大的搜索偏移范围 。

4. 引导点（Guide points）功能 ：允许用户定义定制化的路由路径，有三种使用方式：

   1. 点击 "点对点（Point to Point）" 设置界面中的绘制（Draw） 按钮 → 在 GUI 中点击引导点 → 按下Esc 键，引导点的位置将被返回至 "引导点" 文本框 → 点击源端和目标端对象。

   2. 按下Shift 键，开启引导点功能 → 在 GUI 中点击引导点 → 点击源端和目标端对象。

   3. 直接在 "引导点" 文本框中输入引导点的坐标 → 点击源端和目标端对象。

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6.6 导线编辑（Wire editing）

Innovus 支持手动的路由器导线编辑功能，可通过图形界面的专用工具按钮访问。各功能说明如下：

• 编辑导线（Edit Wire） ➔ 点击该工具按钮后，光标移动至设计区域时将变为铅笔形状 。可绘制电源导线或信号导线。在起点处单击鼠标，随后移动光标；再次单击可实现拐角转向 ；双击鼠标左键即可结束布线 。点击 "选择（Select）" 工具按钮，或按下键盘快捷键 A ，即可返回选择模式。➔ 等效键盘快捷键：Shift + A ➔ 按下 F3 键 可打开 "编辑导线" 的参数设置界面。✅ 若用户需要采用45 度角布线 ，请勾选 **"允许 45 度角（Allow 45 degree）"** 按钮。

导线编辑工具集（Wire Edit Widget）倒装焊实现方案 ------ 外围 IO 应用笔记2018 年 7 月 23 日 第 88 页 产品版本：Innovus 18.1

• 添加过孔（Add Via） ➔ 点击该工具按钮后，光标移动至设计区域时将变为一组同心正方形 。按下 F3 键 可打开 "编辑过孔（Edit Via）" 的参数设置窗口。点击 "选择（Select）" 工具按钮，或按下键盘快捷键 A，即可返回选择模式。➔ 等效键盘快捷键；

• 移动导线（Move Wire） ➔ 点击该工具按钮后，光标移动至设计区域时将变为十字形状 。可通过鼠标或方向键移动导线。水平导线可沿垂直方向移动，垂直导线可沿水平方向移动。点击 "选择（Select）" 工具按钮，或按下键盘快捷键 A ，即可返回选择模式。➔ 等效键盘快捷键：M

• 切割导线（Cut Wire） ➔ 点击该工具按钮后，光标移动至设计显示区域时将变为剪刀形状 。移动光标并绘制一条直线，以标记导线的切割位置。切割线必须完全穿过导线 。您可对特定导线进行水平或垂直方向的切割，切割后的导线将保留原有的走向。同时支持矩形区域切割 。⚠️ 切割后，信号导线 将保留半个导线宽度 的延伸量；电源导线 则不保留任何延伸量。点击 "选择（Select）" 工具按钮，或按下键盘快捷键 A ，即可返回选择模式。➔ 等效键盘快捷键：Shift + X

• 拉伸导线（Stretch Wire） ➔ 点击该工具按钮后，选中的导线将沿光标移动的方向，吸附至下一个工艺网格 。点击 "选择（Select）" 工具按钮，或按下键盘快捷键 A ，即可返回选择模式。➔ 等效键盘快捷键：S

• 添加多边形（Add Polygon） ➔ 点击该工具按钮后，光标移动至设计区域时将变为铅笔形状 。在主窗口中单击鼠标以确定多边形的起点，随后移动光标；每完成一次拐角转向，单击一次鼠标即可。按下退格键（Backspace）可撤销导线的最后一个顶点；双击鼠标即可确认并生成多边形 。点击 "选择（Select）" 工具按钮，或按下键盘快捷键 A ，即可返回选择模式。➔ 无等效键盘快捷键

功能名称	工具按钮	快捷键	功能描述	专用设置（F3 键）
编辑导线（Edit Wire）	铅笔图标	Shift + A	用于添加电源或信号导线。1. 点击起点，移动光标。2. 再次点击可创建转角。3. 双击左键结束路由。4. 点击选择工具或按 "a" 键，返回选择模式。	可勾选允许 45 度（Allow 45 degree），启用 45° 路由。
添加过孔（Add Via）	同心正方形图标	o	用于添加过孔。1. 按下 F3 键，打开过孔编辑界面。2. 点击选择工具或按 "a" 键，返回选择模式。	-
移动导线（Move Wire）	十字图标	m	用于移动导线。1. 可通过鼠标或方向键移动。2. 水平导线可垂直移动，垂直导线可水平移动。3. 点击选择工具或按 "a" 键，返回选择模式。	-
切割导线（Cut Wire）	剪刀图标	Shift + X	用于切割导线。1. 移动光标，绘制一条切割线（必须完全穿过导线）。2. 可水平或垂直切割特殊导线，切割后的导线保持原方向。3. 也可切割矩形。4. 信号导线切割后，会保留半个线宽的延伸；电源导线无延伸。5. 点击选择工具或按 "a" 键，返回选择模式。	-
拉伸导线（Stretch Wire）	-	s	用于拉伸导线。1. 点击该工具后，选中的导线会吸附到光标移动方向上的下一个工艺网格。2. 点击选择工具或按 "a" 键，返回选择模式。	-
添加多边形（Add Polygon）	铅笔图标	无	用于添加多边形。1. 在主窗口点击起点，移动光标。2. 每点击一次，创建一个转角。3. 按退格键，取消最后一个点。4. 双击左键，确认多边形。5. 点击选择工具或按 "a" 键，返回选择模式。	-

倒装芯片路由的完整流程如下所示。

7. 结论

完整的倒装焊设计流程包含以下几个部分：

• 数据准备（Data Preparation） ➔ LEF 定义

• ✅ **重分布层（RDL Layer）**其定义方式与 LEF 中其他图层的定义方式一致。

• ✅ 凸块（BUMP）BUMP 单元的宏类型必须定义为 CLASS COVER BUMP。

• ✅ 输入输出焊盘（IO Pad） 输入输出焊盘的宏类型必须定义为 CLASS PAD AREAIO。

• ✅ 硬核宏（Hardmacro） 保留其原始的 CLASS BLOCK 定义，同时对其 PORTS 定义进行增强 ，为其关联一个 CLASS BUMP 属性。

• ✅ CLASS BUMP 属性 该属性是端口的一种类型，用于显式标识 此端口为凸块连接点，帮助用户区分同一个引脚中哪些端口适用于倒装焊流程。仅 CLASS PAD AREAIO 和 CLASS BLOCK 类型的单元可添加 CLASS BUMP 属性。

  ➔ 网表（Netlist） bump禁止在网表中定义 ，而输入输出焊盘必须在网表中定义 。bump与焊盘之间的对应关系，在bump分配（bump assignment）阶段 建立。之后，调用倒装焊布线器完成输入输出焊盘与其分配的凸块之间的连接。在网表中定义 bump并为其分配网络的方式，与 Innovus 软件不兼容，无法被 Innovus 处理。

• 倒装焊布图规划（Flipchip Floorplaning） ➔ 输入输出焊盘的放置（IO Pads Placement） 用户可通过三种方式放置外围输入输出焊盘：✅ 读取布图规划工程师或封装工程师提供的 IO 文件（命令：loadIoFile） 。✅ 加载布图规划工程师提供的 布图规划文件（命令：loadFPlan） 。✅ 自动放置外围输入输出焊盘（命令：placePIO），该方式同样支持 IO 行流程。

  ➔ BUMP的创建（Bump Creation） 在 Cadence 工具集中，有多种创建凸块的方法。用户可通过 create_bump 命令，创建单个凸块或凸块阵列。

  ➔ BUMP的分配（Bump Assignment） 用户可选择自动分配 （命令：assignBump）或手动分配 （信号分配命令：assignSigToBump；电源地分配命令：assignPGBumps）。此外，端口编号法（port numbering approach） 允许用户在分配阶段，显式指定焊盘与凸块之间的对应连接关系。

  ➔ **BUMP分配的优化（Bump Assignment Optimization）**工具提供两种凸块分配优化方法：

• ✅ 自动优化（命令：placePIO --assignBump -noRandomPlacement） 该方法会考虑 setFlipChipMode --constraintFile 命令 传入的约束文件，并调用全局倒装焊布线器，以获得可布通性最优的结果。

• ✅ 手动优化（命令：swapSignal） 该方法帮助用户对已完成分配的凸块进行小规模工程变更（ECO），支持多凸块到多凸块的互换操作。

  ➔ 输入输出焊盘的优化（命令：placePIO --optIOs --noRandomPlacement） 工具会调用全局倒装焊布线器来优化焊盘的放置位置，同时严格遵守已应用于输入输出焊盘的固定属性（fix attribute）。

• 电源规划（Power Planning） ➔ 在完成焊盘到凸块的布线之前，建议不要使用重分布层（RDL） 。因为倒装焊布线器对布线障碍物极其敏感。基于重分布层的电源布线（即电源条带生成），可在输入输出焊盘到凸块的布线完成后 进行。➔ addStripe 命令 提供了两个专门用于简化倒装焊设计的选项，分别是：

• ✅ -over_bumps 该选项会在电源地（PG）凸块的上方 生成电源条带，且条带的生成会在有效电源地凸块的末端自动停止。

• ✅ -between_bumps 该选项会在电源地（PG）凸块之间的区域 生成电源条带，在没有电源地凸块的区域，不会生成任何条带。

• 重分布层布线（RDL Routing） ➔ 倒装焊布线器（命令：fcroute） 是用于实现凸块与输入输出焊盘之间网络布线 的核心工具，同时支持信号布线与电源布线 。该工具兼容两种设计风格：外围 IO（PIO） 和 区域 IO（AIO） 。但该工具不受设计风格的限制 ，这意味着用户在 PIO 设计中，可根据特定需求使用 AIO 模式。因此，通常使用 AIO/PIO 模式来描述 fcroute 命令所采用的设计风格。此外，fcroute 还支持 TSV 布线，可实现 TSV 到凸块、条带或实例引脚的连接。

  ➔ 倒装焊布线器（fcroute）是一款智能且结果可预测的重分布层布线器 。通过设置布线层、布线宽度等通用参数，用户可快速得到布线结果，进而评估布图规划变更带来的影响。

➔ 为满足定制化需求，工具通过约束文件（constraints）和额外配置选项（extra configure options） ，对倒装焊布线器（fcroute）的功能进行了大幅扩展。✅ 所有约束条件均在一个文本文件中定义，可通过 fcroute --constraintFile 或 setFlipChipMode --constraintFile 命令作为输入传入。✅ 所有额外配置选项均在一个文本文件中定义，可通过 fcroute --extraConfig 或 setFlipChipMode --extraConfig 命令作为输入传入。

➔ 工具为用户提供了半自动点对点布线器 。✅ "引导点（Guide points）" 功能允许用户定义自定义的布线路径。✅ "使用精确位置（Use exact location）" 选项指定使用用户点击的精确位置进行布线。

➔ 工具同样支持手动布线器的导线编辑功能 ，用户可使用该功能进行 45 度角布线 ，以及对导线进行移动、切割、拉伸等操作。

完整的倒装焊设计流程如下图所示：