工业APP大赛获奖案例 | 芯片封装可靠性评估专业系统
芯片封装可靠性评估系统是安世亚太在2020中国工业APP创新应用大赛最佳行业创新应用奖获奖案例。系统通过对芯片封装可能发生的失效模式进行分析、计算和预测，对产品进行可靠性评估，从而缩短研发时间、提高研发效率，降低研发成本
开发背景
芯片的封装过程非常复杂，封装技术是制约芯片发展的关键环节之一。芯片等电子产品在设计、封装等过程均可能产生缺陷，并最终导致产品在工作状态中发生失效。其中，与封装相关的失效模式主要有翘曲、分层、塑性形变、开裂、焊球疲劳等。
为了确保芯片封装的可靠性，需要在产品研发阶段就对可能发生的失效模式进行分析、计算和预测，对其进行可靠性评估，进而避免产品带缺陷“上岗”。由于芯片封装的形式多样、工艺复杂，不同失效模式的分析计算流程、方法不尽相同，评价指标各异，且涉及到结构、热以及注塑等多个学科方向，为了规范分析计算的流程，提高分析计算的效率，保证分析计算的精度，经过多个项目的实践和验证，最终开发完成了芯片封装可靠性评估系统。
芯片封装可靠性评估系统以设计人员为主要用户对象，具体功能包括：基于参数库的芯片不同封装形式结构参数匹配及快速建模、芯片封装翘曲计算与评估、芯片封装应力计算与评估、板级可靠性评估、焊球疲劳分析与评估、PCB布线数据导入、多方案对比及DOE、基于封装结构的材料参数匹配等。
芯片封装可靠性评估系统的特点及优势：
1、工业技术方面，系统在广泛调研国内主流的芯片封装企业所普遍关注的需求和问题的基础上，梳理芯片封装的结构型式及芯片封装可能的失效模式及失效机理，通过归纳总结提炼出常用的十余种封装结构型式并进行参数化，针对芯片封装常见的失效模式进行深入研究和测试，确定其分析计算与平价的方法，并从结构、热、电等不同学科出发，建立分析计算流程，通过与DOE及优化技术相结合，最终形成面向芯片封装的失效分析及可靠性评估的流程、方法及规范，为构建芯片封装可靠性评估专业应用APP提供工业技术支持。2、信息技术方面，芯片封装可靠性评估专业应用APP采用了B/S架构，基于前后端分离的技术，支持云的应用模式，采用LDAP统一用户认证，后端与HPC集群相集成，大大降低了系统的构建难度及维护成本。
3、管理模式方面，系统针对设计人员和仿真人员提供不同的应用环境，为设计人员提供的是向导化、傻瓜式的应用模式，为仿真人员提供的主要是针对芯片封装各类失效模式的方法验证与校核环境。此外，系统建立了设计人员与仿真人员通过消息及邮件的通信机制。在APP的管理维护上，设置专用账户，以便于对APP的后台模型数据、材料数据、失效评估算法和计算流程进行配置和管理。
国内某芯片封装企业在应用系统之前，主要存在以下几个问题：1、设计人员完成初步设计，交由仿真计算人员进行评估计算，再反馈结果给设计人员，而仿真计算人员非常有限，应接不暇，造成效率低，工期滞后；
2、芯片封装针对不同失效模式的分析计算流程及方法复杂，对人员的基础理论知识、工程经验和软件操作水平要求很高，面向具体问题的专业性不足，操作复杂，不适合由设计人员直接进行设计方案验证；
3、计算任务工作量大，其中很多都是重复性的体力工作，而且必须由专业仿真人员来完成，效率低；
4、对复杂问题的仿真解决过程也比较复杂，经过多年摸索获得的方法、技术、知识严重依赖于个人，却难于共享、传承和积累；
5、大量仿真迭代的计算方案过程数据处于分散、无序状态，没有统一的管理；
传统的单机仿真模式对仿真软件资源、计算机硬件资源要求数量多，但利用率低。
通过芯片封装可靠性评估专业系统的应用，该企业实现了：
1、针对不同的芯片封装结构形式，快速构建分析模型；
2、针对不同失效模式，固化分析计算流程，建立向导化的分析计算应用环境，简化分析计算过程，使得设计人员也能开展分析，并能够确保分析的合理性和准确性；
3、能够给出分析判断的准则及结论，并自动输出报告。
芯片封装可靠性评估系统的应用，极大地提升了产品研发效率，表现在： 1、效率提升80%，评估时间由原来的1-2天降到了4小时；
2、仿真团队的处理能力提升了5倍；
3、云平台的模式，可以任何时间任何地点进行评估，并且有HPC的支撑；
4、以往完全需要仿真团队来完成的工作，现在设计人员也可以自行进行评估计算，大大提升了产品开发的效率。
