随着5G（5th Generation Mobile Communication Technology）通信和集成电路的飞速发展,人工智能产业爆发,AI（Artificial Intelligence）芯片是未来万物互连和各种智能应用落地的物理基础。AI芯片最重要的是算力和功耗,在摩尔定律几乎走向物理极限的情况,AI芯片的算力提升和功耗降低越来越依赖于具有3D（Three-dimensional）集成、精密互连、异构集成等特点的以SiP（System in Package）技术为代表的先进封装技术。同时,AI芯片的高带宽、低延时、低功耗等要求对封装设计也提出了更高的要求,其中基板是封装设计的载体和核心,基板是芯片器件和封装工艺流程的载体,也是实现芯片与芯片及芯片与PCB（Printed Circuit Board）互连通信的桥梁,基板设计的好坏对系统性能有着至关重要的影响,是芯片封装的关键。基板在封装设计中是一个涉及多方面技术的比较综合性的问题,包括基板工艺技术、封装互连技术、基板互连技术及信号完整性,和封装工艺技术等。论文对基于SiP技术的AI芯片封装的关键技术,即基板的设计问题进行了研究,主要内容包括:首先了解了SiP封装基板的结构及WB（Wire Bonding）、FC（Flip Chip）互连技术,介绍了基板互连相关的信号完整性问题,包括传输线理论,信号完整性理论基础,和网络散射参数,为高密度SiP封装基板设计提供理论依据;然后基于ANSYS HFSS（High Frequency Structure Simulator）任意结构三维全波电磁场仿真软件,对基板常见互连结构,包括微带线,共面波导,差分线,差分过孔结构进行了建模和仿真分析,研究了不同互连结构参数及材料特性对互连特性阻抗、S11和S21传输特性,以及微带线串扰特性的影响,进而为后续基板设计提供基于信号完整性的依据和指导;最后基于以上研究针对一款AI芯片和DDR3内存芯片,采用SiP系统级封装技术,利用Cadence APD封装设计软件完成了封装基板的设计。基于以上研究和设计,本文最终设计实现了一款AI芯片与DDR3（Double Data Rate 3）内存芯片垂直堆叠的SiP系统级封装。该AI芯片主要包括DDR3、MIPI（Mobile Industry Processor Interface）、USB2.0（Universal Serial Bus 2.0）三种高速接口和多种电源,芯片引脚数共达880,SiP封装基板为4层基板,封装形式为BGA（Ball Grid Array）,互连形式为WB和FC,设计经过了仿真验证,满足系统工作性能要求。