SOC (systém na ChIP) aj SIP (systém v balíku) sú dôležitými míľnikmi pri vývoji moderných integrovaných obvodov, ktoré umožňujú miniaturizáciu, efektívnosť a integráciu elektronických systémov.
1. Definície a základné pojmy SOC a SIP
SOC (System on Chip) - integrácia celého systému do jedného čipu
SOC je ako mrakodrap, kde sú všetky funkčné moduly navrhnuté a integrované do toho istého fyzického čipu. Hlavnou myšlienkou SOC je integrovať všetky základné komponenty elektronického systému, vrátane procesora (CPU), pamäte, komunikačných modulov, analógových obvodov, rozhraní senzorov a rôznych ďalších funkčných modulov na jeden čip. Výhody SOC spočívajú v vysokej úrovni integrácie a malej veľkosti, čo poskytuje významné výhody vo výkone, spotrebe energie a rozmeroch, vďaka čomu je obzvlášť vhodná pre vysoko výkonné výrobky citlivé na energiu. Procesory v smartfónoch Apple sú príkladmi SOC čipov.
Na ilustráciu je SOC ako „super budova“ v meste, kde sú všetky funkcie navrhnuté vo vnútri a rôzne funkčné moduly sú ako rôzne podlahy: niektoré sú kancelárske oblasti (procesory), niektoré sú zábavné oblasti (pamäť) a niektoré sú komunikačné siete (komunikačné rozhrania), všetky sústredené v rovnakej budove (ChIP). To umožňuje celému systému pracovať na jednom kremíkovom čipe, ktorý dosahuje vyššiu účinnosť a výkon.
SIP (systém v balíku) - Kombinácia rôznych čipov dohromady
Prístup technológie SIP je iný. Je to skôr ako zabalenie viacerých čipov s rôznymi funkciami v rovnakom fyzickom balíku. Zameriava sa skôr na kombináciu viacerých funkčných čipov prostredníctvom technológie balenia, než na ich integráciu do jedného čipu, ako je SOC. SIP umožňuje zabaliť viacero čipov (procesorov, pamäť, RF čipy atď.) Balenie bok po boku alebo naskladať do toho istého modulu, čím sa vytvorí riešenie na úrovni systému.
Koncept SIP možno prirovnať k zostaveniu súboru nástrojov. V paneli nástrojov môže obsahovať rôzne nástroje, ako sú skrutkovače, kladivá a cvičenia. Aj keď ide o nezávislé nástroje, všetky sú zjednotené v jednom boxe na pohodlné použitie. Výhodou tohto prístupu je to, že každý nástroj sa môže vyvíjať a vyrábať osobitne a podľa potreby sa môže „zostaviť“ do systému systému, čím poskytuje flexibilitu a rýchlosť.
2. Technické charakteristiky a rozdiely medzi SOC a SIP
Rozdiely v metóde integrácie:
SOC: Rôzne funkčné moduly (napríklad CPU, pamäť, I/O atď.) Sú priamo navrhnuté na rovnakom kremíkovom čipe. Všetky moduly zdieľajú rovnaký základný proces a logiku návrhu, ktorý vytvára integrovaný systém.
SIP: Rôzne funkčné čipy sa môžu vyrábať pomocou rôznych procesov a potom sa kombinovať v jednom balení modulu pomocou technológie 3D balenia na vytvorenie fyzického systému.
Navrhnite zložitosť a flexibilitu:
SOC: Pretože všetky moduly sú integrované do jedného čipu, zložitosť konštrukcie je veľmi vysoká, najmä pre dizajn spolupráce rôznych modulov, ako sú digitálne, analógové, RF a pamäť. Vyžaduje si to, aby inžinieri mali hlboké dizajnérske schopnosti. Okrem toho, ak existuje problém s dizajnom s akýmkoľvek modulom v SOC, bude možno potrebné prepracovať celý čip, čo predstavuje významné riziká.
SIP: Naproti tomu SIP ponúka väčšiu flexibilitu dizajnu. Pred zabalením do systému je možné navrhnúť a overiť rôzne funkčné moduly. Ak sa objaví problém s modulom, je potrebné vymeniť iba tento modul, takže ostatné časti necháva ovplyvnené. To tiež umožňuje rýchlejšie rýchlosti vývoja a nižšie riziká v porovnaní so SOC.
Spracujte kompatibilitu a výzvy:
SOC: Integrácia rôznych funkcií, ako sú digitálne, analógové a RF na jeden čip, čelí významným výzvam pri kompatibilite procesov. Rôzne funkčné moduly vyžadujú rôzne výrobné procesy; Napríklad digitálne obvody potrebujú vysokorýchlostné, nízko výkonné procesy, zatiaľ čo analógové obvody môžu vyžadovať presnejšie riadenie napätia. Dosiahnutie kompatibility medzi týmito rôznymi procesmi na rovnakom čipe je mimoriadne ťažké.
SIP: Prostredníctvom technológie balenia môže SIP integrovať čipy vyrobené pomocou rôznych procesov a riešiť problémy s kompatibilitou procesu, ktorým čelí technológia SOC. SIP umožňuje viacerým heterogénnym čipom spolupracovať v rovnakom balení, ale presné požiadavky na technológiu balenia sú vysoké.
Cyklus výskumu a vývoja a náklady:
SOC: Pretože SOC vyžaduje navrhovanie a overenie všetkých modulov od nuly, konštrukčný cyklus je dlhší. Každý modul musí podstúpiť prísny návrh, overovanie a testovanie a celkový proces vývoja môže trvať niekoľko rokov, čo má za následok vysoké náklady. Avšak raz v hromadnej výrobe sú jednotkové náklady nižšie v dôsledku vysokej integrácie.
SIP: Cyklus výskumu a vývoja je pre SIP kratší. Pretože SIP priamo používa existujúce, overené funkčné čipy na balenie, znižuje čas potrebný na redizajn modulu. To umožňuje rýchlejšie uvedenie na trh produkt a výrazne znižuje náklady na výskum a vývoj.
Výkon a veľkosť systému:
SOC: Pretože všetky moduly sú na rovnakom čipe, oneskorenia komunikácie, straty energie a rušenie signálu sú minimalizované, čo poskytuje SOC bezkonkurenčnú výhodu pri výkone a spotrebe energie. Jeho veľkosť je minimálna, takže je obzvlášť vhodná pre aplikácie s vysokým výkonom a požiadavkami na energiu, ako sú smartfóny a čipy na spracovanie obrazu.
SIP: Aj keď úroveň integrácie SIP nie je taká vysoká ako v prípade SOC, môže stále kompaktne zabaliť rôzne čipy pomocou technológie viacvrstvových obalov, čo vedie k menšej veľkosti v porovnaní s tradičnými riešeniami s viacerými čipmi. Okrem toho, pretože moduly sú fyzicky zabalené skôr ako integrované na rovnakom kremíkovom čipe, zatiaľ čo výkon nemusí zodpovedať výkonu SOC, stále môže spĺňať potreby väčšiny aplikácií.
3. Aplikačné scenáre pre SOC a SIP
Aplikačné scenáre pre SOC:
SOC je zvyčajne vhodný pre polia s vysokými požiadavkami na veľkosť, spotrebu energie a výkon. Napríklad:
Smartphony: Spracovatelia v smartfónoch (ako sú čipy série A Apple A alebo Snapdragon Qualcomm) sú zvyčajne vysoko integrované SOC, ktoré zahŕňajú CPU, GPU, spracovateľské jednotky AI, komunikačné moduly atď., Ktoré vyžadujú tak výkonnú výkonnosť aj nízku spotrebu energie.
Spracovanie obrazu: V digitálnych fotoaparátoch a robotoch si jednotky spracovania obrazu často vyžadujú silné schopnosti paralelného spracovania a nízku latenciu, ktoré SOC môže efektívne dosiahnuť.
Vysoko výkonné zabudované systémy: SOC je obzvlášť vhodný pre malé zariadenia s prísnymi požiadavkami na energetickú účinnosť, ako sú zariadenia IoT a nositeľné nosenie.
Aplikačné scenáre pre SIP:
SIP má širšiu škálu aplikačných scenárov, ktoré sú vhodné pre oblasti, ktoré si vyžadujú rýchly vývoj a multifunkčnú integráciu, napríklad:
Komunikačné vybavenie: Pre základné stanice, smerovače atď. Môže SIP integrovať viacero RF procesorov RF a digitálnych signálov, čo zrýchľuje cyklus vývoja produktu.
Spotrebná elektronika: V prípade produktov, ako sú inteligentné hodinky a náhlavné súpravy Bluetooth, ktoré majú rýchle cykly aktualizácie, technológia SIP umožňuje rýchlejšie spustenie nových produktov funkcií.
Automobilová elektronika: riadiace moduly a radarové systémy v automobilových systémoch môžu využívať technológiu SIP na rýchle integrácie rôznych funkčných modulov.
4. Trendy budúcich vývojov SOC a SIP
Trendy vo vývoji SOC:
SOC sa bude naďalej vyvíjať smerom k vyššej integrácii a heterogénnej integrácii, ktorá potenciálne zahŕňa väčšiu integráciu procesorov AI, komunikačných modulov 5G a ďalšie funkcie, čo vedie k ďalšiemu vývoju inteligentných zariadení.
Trendy vo vývoji SIP:
SIP sa bude čoraz viac spoliehať na pokročilé technológie balenia, ako sú pokroky 2,5D a 3D obaly, aby prísne zabalili čipy s rôznymi procesmi a funkciami, aby sa splnili rýchlo sa meniace požiadavky na trhu.
5. Záver
SOC je skôr budovanie multifunkčného super mrakodrapu, koncentruje všetky funkčné moduly v jednom dizajne, ktoré je vhodné pre aplikácie s extrémne vysokými požiadavkami na výkon, veľkosť a spotrebu energie. Na druhej strane je SIP ako „balenie“ rôzne funkčné čipy do systému, ktoré sa viac zameriavajú na flexibilitu a rýchly rozvoj, zvlášť vhodné pre spotrebnú elektroniku, ktorá vyžaduje rýchle aktualizácie. Obidve majú svoje silné stránky: SOC zdôrazňuje optimálny výkon a optimalizácia veľkosti systému, zatiaľ čo SIP zdôrazňuje flexibilitu systému a optimalizáciu vývojového cyklu.
Čas príspevku: október-28-2024