Tako SOC (sistem na čipu) kot SIP (sistem v paketu) sta pomembni mejniki pri razvoju sodobnih integriranih vezij, ki omogočajo miniaturizacijo, učinkovitost in integracijo elektronskih sistemov.
1. Opredelitve in osnovni koncepti SOC in SIP
SOC (sistem na čipu) - integracija celotnega sistema v en sam čip
SOC je kot nebotičnik, kjer so vsi funkcionalni moduli zasnovani in integrirani v isti fizični čip. Ključna ideja SOC je vključiti vse temeljne komponente elektronskega sistema, vključno s procesorjem (CPU), pomnilnikom, komunikacijskimi moduli, analognimi vezji, senzorskimi vmesniki in različnimi drugimi funkcionalnimi moduli na en sam čip. Prednosti SOC so v visoki ravni integracije in majhnosti, kar zagotavlja znatne koristi pri uspešnosti, porabi energije in dimenzij, zaradi česar je še posebej primeren za visoko zmogljive, občutljive na moč. Procesorji v Apple pametnih telefonih so primeri SOC čipov.
Za ponazoritev je SOC kot "super zgradba" v mestu, kjer so vse funkcije zasnovane znotraj, različni funkcionalni moduli pa so kot različna tla: nekatera so pisarniška območja (procesorji), nekatera so zabavna območja (pomnilnik), nekatera pa so komunikacijska omrežja (komunikacijski vmesniki), vse koncentrirane v isti zgradbi (CHIP). To omogoča celotnemu sistemu, da deluje na enem silicijevem čipu, dosega večjo učinkovitost in zmogljivost.
SIP (sistem v paketu) - kombiniranje različnih čipov skupaj
Pristop tehnologije SIP je drugačen. Bolj je kot pakiranje več čipov z različnimi funkcijami znotraj istega fizičnega paketa. Osredotoča se na združevanje več funkcionalnih čipov s pomočjo tehnologije embalaže, namesto da jih vključite v en sam čip, kot je SOC. SIP omogoča, da se več čipov (procesorjev, pomnilnika, RF čipov itd.) Pakirajo drug ob drugem ali zloženi v istem modulu in tvorijo rešitev na ravni sistema.
Koncept SIP je mogoče primerjati pri sestavljanju orodja. Orodja lahko vsebuje različna orodja, kot so izvijači, kladiva in vrtalniki. Čeprav so neodvisna orodja, so vsi poenoteni v enem polju za priročno uporabo. Prednost tega pristopa je v tem, da je vsako orodje mogoče razviti in izdelati ločeno, po potrebi pa ga je mogoče "sestaviti" v sistemski paket, kar zagotavlja prilagodljivost in hitrost.
2. Tehnične značilnosti in razlike med SOC in SIP
Razlike med metodo integracije:
SOC: Različni funkcionalni moduli (kot so CPU, pomnilnik, V/I itd.) So neposredno zasnovani na istem silicijevem čipu. Vsi moduli imajo enak osnovni postopek in logiko oblikovanja, ki tvorijo integriran sistem.
SIP: Različni funkcionalni čipi se lahko izdelujejo z različnimi procesi in nato kombinirajo v enem samem embalažnem modulu z uporabo 3D embalažnega tehnologije za oblikovanje fizičnega sistema.
Oblikovanje kompleksnosti in prilagodljivosti:
SOC: Ker so vsi moduli integrirani na en sam čip, je kompleksnost oblikovanja zelo velika, še posebej za skupno oblikovanje različnih modulov, kot so digitalni, analogni, RF in pomnilnik. To zahteva, da inženirji imajo globoke zmogljivosti za oblikovanje med domeno. Poleg tega, če obstaja težava z nobenim modulom v SoC, bo morda treba preoblikovati celoten čip, kar predstavlja pomembna tveganja.
SIP: V nasprotju s tem SIP ponuja večjo prožnost dizajna. Preden se pakirajo v sistem, je mogoče oblikovati in preveriti različne funkcionalne module. Če se pojavi težava z modulom, je treba zamenjati le ta modul, pri čemer ostali deli ne vplivajo. To omogoča tudi hitrejše razvojne hitrosti in nižja tveganja v primerjavi s SOC.
Združljivost in izzivi procesa:
SOC: Vključevanje različnih funkcij, kot so digitalni, analogni in RF na en sam čip, se sooča s pomembnimi izzivi pri združljivosti procesov. Različni funkcionalni moduli zahtevajo različne proizvodne procese; Na primer, digitalna vezja potrebujejo hitro hitrost procesov z nizko močjo, medtem ko lahko analogni vezji zahtevajo natančnejši nadzor napetosti. Doseganje združljivosti med temi različnimi procesi na istem čipu je izjemno težko.
SIP: S pomočjo tehnologije embalaže lahko SIP integrira čipe, izdelane z različnimi procesi, rešujejo težave z združljivostjo procesa, s katerimi se sooča tehnologija SOC. SIP omogoča, da več heterogenih čipov deluje skupaj v istem paketu, vendar so zahteve natančnosti za tehnologijo embalaže visoke.
Cikel in stroški raziskav in razvoja:
SOC: Ker SOC zahteva oblikovanje in preverjanje vseh modulov iz nič, je oblikovalski cikel daljši. Vsak modul mora opraviti strogo zasnovo, preverjanje in testiranje, celoten razvojni proces pa lahko traja nekaj let, kar ima za posledico visoke stroške. Vendar pa so stroški enote, ko v množični proizvodnji, zaradi visoke integracije nižji.
SIP: Cikel R&D je krajši za SIP. Ker SIP neposredno uporablja obstoječe, preverjene funkcionalne čipe za embalažo, skrajša čas, potreben za preoblikovanje modula. To omogoča hitrejše lansiranje izdelkov in znatno zniža stroške raziskav in razvoja.
Učinkovitost in velikost sistema:
SOC: Ker so vsi moduli na istem čipu, so komunikacijske zamude, izgube energije in motnje signala zmanjšajo, kar daje SoC neprimerljivo prednost pri uspešnosti in porabi energije. Njegova velikost je minimalna, zato je še posebej primerna za aplikacije z visoko zmogljivostjo in potrebami po moči, kot so pametni telefoni in čipi za obdelavo slik.
SIP: Čeprav raven integracije SIP ni tako visoka kot pri SOC, lahko še vedno kompaktno pakira različne čipe skupaj z uporabo večplastne tehnologije embalaže, kar ima za posledico manjšo velikost v primerjavi s tradicionalnimi rešitvami za več čipov. Poleg tega, ker so moduli fizično pakirani in ne integrirani na isti silicijev čip, medtem ko zmogljivost morda ne ustreza učinkovitosti SoC, lahko še vedno ustreza potrebam večine aplikacij.
3. Scenariji aplikacij za SOC in SIP
Scenariji prijave za SOC:
SOC je običajno primeren za polja z visokimi zahtevami za velikost, porabo energije in uspešnost. Na primer:
Pametni telefoni: Procesorji v pametnih telefonih (na primer Apple-ovih čipov A ali Qualcomm's Snapdragon) so običajno zelo integrirani SOC, ki vključujejo CPU, GPU, AI procesne enote, komunikacijske module itd., Ki zahtevajo tako močno zmogljivost kot nizko porabo energije.
Obdelava slik: V digitalnih fotoaparatih in dronih enote za obdelavo slik pogosto zahtevajo močne zmogljivosti vzporedne obdelave in nizke zamude, ki jih SOC lahko učinkovito doseže.
Visokozmogljivi vgrajeni sistemi: SOC je še posebej primeren za majhne naprave s strogimi potrebami po energetski učinkovitosti, kot so IoT naprave in nosljivi izdelki.
Scenariji prijave za SIP:
SIP ima širši nabor scenarijev uporabe, ki je primeren za polja, ki zahtevajo hiter razvoj in večfunkcionalno integracijo, kot so:
Komunikacijska oprema: Za osnovne postaje, usmerjevalnike itd. Lahko SIP integrira več RF in digitalnih procesorjev signalov, kar pospeši razvojni cikel izdelka.
Potrošniška elektronika: Za izdelke, kot so pametne ure in slušalke Bluetooth, ki imajo cikle hitre nadgradnje, SIP Technology omogoča hitrejši zagon novih izdelkov.
Avtomobilska elektronika: Krmilni moduli in radarski sistemi v avtomobilskih sistemih lahko uporabljajo tehnologijo SIP za hitro integracijo različnih funkcionalnih modulov.
4. prihodnji razvojni trendi SOC in SIP
Trendi v razvoju SOC:
SOC se bo še naprej razvijal v smeri večje integracije in raznolike integracije, kar bi lahko vključevalo večjo integracijo procesorjev AI, 5G komunikacijskih modulov in drugih funkcij, kar bo spodbudilo nadaljnji razvoj inteligentnih naprav.
Trendi pri razvoju SIP:
SIP se bo vedno bolj zanašal na napredne tehnologije embalaže, kot sta 2,5D in 3D embalažni napredek, da bi tesno pakirali čipe z različnimi procesi in funkcijami skupaj, da bi izpolnili hitro spreminjajoče se zahteve na trgu.
5. Zaključek
SOC je bolj podoben gradnji večnamenskega super nebotičnika, ki koncentrira vse funkcionalne module v eni zasnovi, primerni za aplikacije z izjemno visokimi zahtevami za zmogljivost, velikost in porabo energije. Po drugi strani je SIP podoben "embalaži" različnih funkcionalnih čipov v sistem, ki se bolj osredotoča na fleksibilnost in hiter razvoj, še posebej primerna za potrošniško elektroniko, ki zahteva hitre posodobitve. Obe imata svoje prednosti: SoC poudarja optimalno zmogljivost sistema in optimizacijo velikosti, medtem ko SIP poudarja prilagodljivost sistema in optimizacijo razvojnega cikla.
Čas objave: oktober-28-2024