本发明专利技术涉及一种基于粒子群的系统级封装BGA电源地引脚分布优化方法，包括以下步骤：S1.对电源引脚、地引脚、信号引脚进行编码处理，分别使1、2、0表示电源引脚、地引脚、信号引脚，然后使用矩阵来表示BGA中电源引脚、地引脚、信号引脚的分布；S2.对粒子群算法进行种群随机初始化处理；S3.设定粒子数、适应度函数，并令迭代次数t=0；S4.初始化每个粒子的速度和位置；S5.使用适应度函数计算每个粒子的适应度值；S6.求出每个粒子的个体最优和该次迭代的全局最优；S7.对每个粒子进行速度更新和位置更新；S8.判断t是否大于k，若是则执行步骤S9，否则执行步骤S5；S9.将全局最优作为最优解进行输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及系统级封装领域，更具体地，涉及一种基于粒子群的系统级封装BGA电源地引脚分布优化方法。
技术介绍
由于高速、高密度、高功耗高密度的趋势，电源完整性(PI)问题成为系统级封装(SIP)设计的重要瓶颈之一。近年来发展迅速的系统级封装(SIP)利用成熟的封装工艺集成多种元器件，即在一个封装体内组装多个IC芯片和不同类型的元器件，构成复杂且完整的电子系统，获得了广泛的运用。SIP封装的关键技术在于封装的载体和组装工艺，其中包括了引脚部分的BGA封装技术。BGA的全称是Ball Grid Array(球栅阵列结构的PCB)，其是IC发展过程中应运而生的一种封装技术。其中BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引脚以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，大大增加了引脚的间距，减小了引脚的长度，消除了精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题。BGA—出现就立刻成为CPU、图形芯片、南北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。随着时代的发展进步，摩尔定律证明了IC发展的最为明显的趋势:当价格不变时，IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。IC性能的提升，除了包括晶体管增加所带来的更强功能外，也包括IC中门的开关时间减少所带来的更高工作频率。在高速的工作频率下，物理互连(IC封装、电路板、接插件、电缆等)对于信号都不再是畅通和透明的了，这意味着电子系统随着IC向高速度的发展，所以在设计IC时不得不考虑信号完整性的问题来保证产品设计的成功率。对BGA电源地引脚优化分布的研究在国内外很少，本专利技术就是对SIP中的BGA电源地引脚分布进行优化的一个算法，目的是希望通过有效的优化方法为封装电源分配网络提供可靠的设计参考。
技术实现思路
本专利技术为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种基于粒子群的系统级封装BGA电源地引脚分布优化方法，该方法基于粒子群算法，通过调整系统级封装的电源引脚和地引脚分布，可以得到更小的回路电感和提供更好的信号返回路径，从而具有更好的SiP信号完整性和电源完整性。为实现以上专利技术目的，而采用的技术方案是:—种基于粒子群的系统级封装BGA电源地引脚分布优化方法，包括以下步骤:S1.对电源引脚、地引脚、信号引脚进行编码处理，分别使1、2、0表示电源引脚、地引脚、信号引脚，然后使用矩阵来表示BGA中电源引脚、地引脚、信号引脚的分布；S2.对粒子群算法进行种群随机初始化处理；S3.设定粒子数、适应度函数，设定最大迭代次数为k，并令迭代次数t = 0，其中所述粒子为电源引脚、地引脚或信号引脚，粒子数与BGA的电源引脚、地引脚、信号引脚的总数相等；S4.初始化每个粒子的速度和位置；S5.使用适应度函数计算每个粒子的适应度值；S6.求出每个粒子的个体最优和该次迭代的全局最优；S7.对每个粒子按照个体最优和全局最优进行速度更新和位置更新；S8.判断t是否大于k，若是则执行步骤S9，否则执行步骤S5;S9.将全局最优作为最优解进行输出。优选地，所述步骤S7对粒子进行速度V更新和位置present更新的具体步骤如下:v+cl*rand()*(pBest)+c2*rand()*(gBest)present =present+v[]其中pBest表示个体最优，gBest表示全局最优，[]表示粒子算法可适用于多维，w表示惯性权重，c 1、c2表示学习因子，rand O表示介于O、I之间的随机数。在种群规模足够大即粒子数目较大的时候，所需的迭代次数较多，这会严重影响算法的效率，为了解决这一技术矛盾，本专利技术更优选的方案是:?0022] 设BGA电源引脚、地引脚、信号引脚分布表不为一个m*n矩阵，若存在着一个k* j矩阵，满足k*p = m且j*q = n，其中p、q均为正整数，则使k*j矩阵的电源引脚、地引脚、信号引脚比例与m*n矩阵的电源引脚、地引脚、信号引脚比例保持一致，并使k*j矩阵执行步骤S3?S9的操作，输出最优解，并将最优解推广到m*n的矩阵。上述方案中，通过将本来很大规模的随机初始化的种群转化为同等比例的小规模的随机初始化种群的组合，从而降低迭代次数，大大提高了算法的执行效率及准确率。优选地，对每个粒子按照个体最优和全局最优进行速度更新和位置更新后，使矩阵中的某些电源引脚、地引脚、信号引脚之间进行互换。优选地，步骤S8中，经历过s次迭代后，若全局最优不发生改变，则直接执行步骤S9，其中s〈k。在这种情况下提前结束迭代，避免算法在得不出更优解的时候浪费时间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:通过本专利技术提供的方法可以快速并且有效的对系统级封装BGA电源引脚、地引脚分布进行优化，对于大规模的BGA电源引脚、地引脚分布也可以迅速并且准确的得出良好的解决方案。【附图说明】图1为本专利技术的电源引脚、地引脚的表示示意图。图2为只考虑回路电感因素的情况下好的结果与坏的结果的对比图。图3为只考虑返回路径因素的情况下好的结果与坏的结果的对比图。图4为分布优化方法的流程图。图5为小模块组成的大规模BGA封装的电源引脚、地引脚示意图。图6为分块组成大规模的BGA封装的电源引脚、地引脚图示意图。图7为随机交换一部分电源引脚、地引脚的实施示意图。图8为60*60规模，电源引脚数目为800，地引脚数目为800的优化结果示意图。图9为40*40规模，电源引脚数目为100，地引脚数目为100的优化结果示意图。图10为80*80规模，电源引脚数目为1600，地引脚数目为1600的优化结果示意图。【具体实施方式】实施例1本专利技术分析系统级封装中BGA电源引脚、地引脚分布对系统级封装的电源分配网络的影响，以及电源引脚、地引脚分布对信号引脚传输质量的影响，即在局部电感模型中，推导出由于BGA电源引脚、地引脚之间的互感而产生的额外回路电感，及根据引脚间相互距离来判断某电源引脚、地引脚的信号返回路径质量。在此基础上提出一种基于粒子群的系统级封装BGA电源地引脚分布优化方法，通过调整系统级封装的电源引脚和地引脚分布，可以得带更小的回路电感和提供更好的信号返回路径，从而具有更好的SiP信号完整性和电源完整性。下面结合附图和本专利技术采用的实例文件对上述技术方案作进一步详细的描述。首先，引脚分布的表示方法有很多，本专利技术采用比较直观的矩阵来表示，如图1所示:用L、D矩阵分别表示系统级封装内电源引脚、地引脚的回路电感与返回路径的质量，单考虑单个因素，比如只考虑回路电感，使之达到最小值，以规模为8*8，电源引脚数目为32，地引脚数目为32的情况为例，如图2所示，左边为较差的结果(分布不均)，右边是较好的结果(分布均匀)。只考虑信号返回路径，使之质量最好，以9*9规模，电源引脚数目为12，地引脚数目为13的情况为例，如图3所示，左边为较差的结果(聚集在一起)，右边是较好的结果(较为分散)。实际上，在一定规模的封装内，电源引脚、地引脚分布属于排列组合问题，具有有限个可行解，但是这个数目基数十分之大，即使再优秀的计算机也不会浪费资源去一个个列举出来进行对比选出最好的情况。这就是所谓的NP -完全(Non-DeterministicPolynomial)问题，本专利技术中的粒子群算法可以一定程度上解本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于粒子群的系统级封装BGA电源地引脚分布优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.对电源引脚、地引脚、信号引脚进行编码处理，分别使1、2、0表示电源引脚、地引脚、信号引脚，然后使用矩阵来表示BGA中电源引脚、地引脚、信号引脚的分布；S2.对粒子群算法进行种群随机初始化处理；S3.设定粒子数、适应度函数，设定最大迭代次数为k，并令迭代次数t＝0，其中所述粒子为电源引脚、地引脚或信号引脚，粒子数与BGA的电源引脚、地引脚、信号引脚的总数相等；S4.初始化每个粒子的速度和位置；S5.使用适应度函数计算每个粒子的适应度值；S6.求出每个粒子的个体最优和该次迭代的全局最优；S7.对每个粒子按照个体最优和全局最优进行速度更新和位置更新；S8.判断t是否大于k，若是则执行步骤S9，否则执行步骤S5；S9.将全局最优作为最优解进行输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张木水，简钱华，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。