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本文介绍了一项针对汽车级通用小芯片互连快速高级标准（UCIe-A）2.5D小芯片封装中有机中介层再分布层（RDL）层数缩减的拓扑驱动设计方法研究。该研究由瑞萨电子公司（Renesas Electronics Corporation）的Shuuichi Kariyazaki、Hiroki Shibuya和Tatsuaki Tsukuda三位作者完成，发表于2026年IEEE第76届电子元件与技术大会（ECTC），文献编号为DOI 10.1109/ectc51846.2026.00182。研究团队来自日本东京的瑞萨电子公司，专注于汽车电子封装与信号完整性领域。该研究获得日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）资助的“面向汽车的先端SoC研究”（ASRA）项目支持。

随着先进驾驶辅助系统（ADAS）和软件定义汽车（SDV）的快速发展，汽车电子对下一代片上系统（SoC）的灵活性、带宽和可靠性提出了更高要求。基于小芯片（chiplet）的2.5D集成方案成为满足这些需求的可行路径，但有机中介层的RDL层数直接影响成本和可靠性。UCIe-A标准规定最大互连长度为2毫米，在45微米间距的x64接口中，凸块下方（bump-under）区域占整个布线长度的一半以上，该区域过孔和间距约束极为严格，导致布线密度高、串扰风险增大。此前研究通过增加接地屏蔽或缩小线宽线距来缓解串扰，但这些方法往往增加制造成本或降低良率。本研究的目标是在不放松量产设计规则约束的前提下，通过拓扑优化实现RDL层数缩减，同时保持信号完整性和可制造性。

研究的核心工作流程分为三个设计试验。首先，研究团队利用x32接口作为试验载体，对凸块下方区域的主要串扰机制进行归因分析。他们定义了四种不同的测试结构：类型D将焊盘置于两个信号层之上；类型C在焊盘与信号层之间插入接地屏蔽；类型B在两个信号层之间插入接地屏蔽；类型A在两者位置均设置接地屏蔽。所有结构在线宽线距为2微米/2微米、过孔焊盘尺寸为14微米的条件下进行比较。研究采用S参数提取和基于累积分布函数（CDF）的聚合远端串扰（FEXT）分析方法，在16 GHz频率下评估各结构的串扰分布，包括中位数、第95百分位数（p95）和最大值。结果显示类型B的串扰低于类型C，表明在信号层之间插入接地屏蔽比在焊盘与信号层之间插入屏蔽更有效，从而确认层间信号重叠是主导串扰机制，其影响超过焊盘到RDL的耦合。通过差分串扰分布实验，研究进一步分离了过桥结构和焊盘到RDL耦合的贡献，证实串扰贡献层级为：层间信号重叠（主导）、焊盘到RDL干扰、多层级交叉效应。

基于x32分析得到的洞察，设计试验二探索了不放松设计规则条件下的拓扑驱动RDL层数最小化。研究提出过孔行转换策略，即将两行焊盘转换为单行过孔，使过孔间距加倍，从而使每层可布线的信号线数量从10条增加到14或15条。该策略在不收紧线宽线距的前提下提高了布线密度，实现了1至2层RDL的缩减。研究在x32接口上验证了高密度布线结构（类型E和类型F），类型E在保持与类型B相同的接地屏蔽位置基础上采用过孔行转换，类型F在类型E基础上进一步在芯片到芯片（D2D）布线区域实施接地屏蔽重定位。CDF分析结果表明，高密度拓扑在RDL层数减少的情况下仍保持与常规布局相当或更低的p95聚合FEXT水平。

设计试验三将拓扑驱动策略从x32扩展到完整的x64 UCIe-A汽车接口，并引入中心屏蔽重定位策略。在初始高密度布局中，少量信号线呈现升高的串扰，集中在布线束中心区域，该区域线间距紧密且多路径交叉累积。研究团队将现有接地屏蔽从布线区域外围重新定位到布线束中心，该方法不消耗额外布线通道，却能有效针对最坏情况受害线。通过CDF分析和串扰热图可视化，研究证实中心屏蔽重定位显著降低了最坏情况聚合FEXT，改善了分布尾部特性。32 Gbps眼图仿真验证了信号完整性在RDL层数减少后仍得到保持。

研究的主要结果显示，所提出的拓扑驱动方法在不同基线配置下实现了显著的RDL层数缩减：从10层减至6层、从9层减至6层、或从8层减至5层，最多减少4层。在16 GHz频率下评估的聚合FEXT分布中，p95和最大值均得到抑制。眼图仿真确认所有设计在32 Gbps数据率下均保持UCIe-A合规性和稳健的眼图开口。此外，该方法的稳健性在工艺和温度变化的多个仿真角点下得到验证，并与GSGS型堆叠结构兼容。

研究团队得出结论，通过系统分析凸块下方区域的串扰机制并优先考虑层间信号隔离，可以推导出实用的拓扑驱动设计策略。过孔行转换和接地屏蔽中心重定位在不放松量产设计规则约束的前提下，实现了布线密度的显著提升和RDL层数缩减。该方法从x32到x64接口均表现出良好的可扩展性和一致性，中心屏蔽重定位的改善效果在多个基线布局中重复出现，表明这是稳健的拓扑效应而非布局特定的人工产物。

本研究的科学价值在于建立了一个串扰感知、规则合规的有机RDL中介层设计框架，系统地识别并排序了UCIe-A凸块下方区域的主导串扰机制，澄清了层间信号重叠、焊盘到RDL耦合和多层级交叉效应之间的相对重要性。应用价值在于为汽车级小芯片封装提供了一种可量产、成本效益高的设计方案，避免了传统方法中通过缩小线宽线距或增加屏蔽层带来的制造成本上升和良率降低问题。该研究的方法创新体现在三个方面：一是采用基于CDF的聚合FEXT评估作为高效筛选指标，而非仅依赖耗时的眼图仿真；二是提出了规则合规的过孔行转换策略以提高布线密度；三是引入了不增加布线资源的中心屏蔽重定位策略来针对最坏情况受害线。未来工作将扩展到物理原型验证和全面的汽车可靠性测试，并探索先进材料、工艺优化以及与新兴标准的集成，以进一步增强中介层性能和可制造性。