Жамағаттағы жүйелер немесе жинақы интегралды схемалар
System in a package
Жамағаттамалық жүйе (SiP) – интегралды схемалардың жиынтығы, бір корпусқа біріктіріліп, тұтас электрондық жүйенің қызметін атқарады. Мобильді құрылғыларда қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Электрондық компонент
Electronic component
Пакеттегі жүйе (SiP) – бір чип тасымалдағыш пакетке енгізілген немесе IC пакетінің негізін құрайтын, пассивті компоненттерді қамтитын және толық жүйенің функцияларын атқаратын бірнеше интегралдық схемалардың (IC) жиынтығы. IC-лер пакет үстіне пакет орналастыру арқылы, қатар немесе жанына орналастырылып, немесе негізге енгізілуі мүмкін. SiP электрондық жүйенің барлық немесе көп бөлігінің функцияларын орындайды және көбінесе ұялы телефондар, цифрлық музыка ойнатқыштар сияқты құрылғыларды жобалауда қолданылады. Интегралды схемаларды қамтитын кристаллдар тік қабаттап негізге орналастырылуы мүмкін. Олардың арасындағы байланыс пакет негізіне жалғанған жіңішке сымдар арқылы жасалады. Балама ретінде, flip-chip технологиясы қолданылса, дәнекерлеу тірекшелері қабатталған чиптерді біріктіруге және пакет негізіне қосуға қолданылады, тіпті екі техника да бір пакетте қолданылуы мүмкін. SiP – чиптегі жүйелерге (SoC) ұқсас, бірақ одан кем интеграцияланған және бір жартылай өткізгіш кристалында орналасқан емес. SiP жүйенің өлшемін кішірейту, өнімділігін арттыру немесе құн төмендету үшін қолданылуы мүмкін. Бұл технология көп чипті модуль (MCM) технологиясынан дамыды, айырмашылығы – SiP бірнеше чипті немесе кристаллды бірін-бірінің үстіне қабаттау мүмкіндігін ұсынады.
A system in a package (SiP) or system in package is a number of integrated circuits (ICs) enclosed in one chip carrier package or encompassing an IC package substrate that may include passive components and perform the functions of an entire system. The ICs may be stacked using package on package, placed side by side, and/or embedded in the substrate. The SiP performs all or most of the functions of an electronic system, and is typically used when designing components for mobile phones, digital music players, etc. Dies containing integrated circuits may be stacked vertically on the package substrate. They are internally connected by fine wires that are bonded to the package substrate. Alternatively, with a flip chip technology, solder bumps are used to join stacked chips together and to the package substrate, or even both techniques can be used in a single package. SiPs are like systems on a chip (SoCs) but less tightly integrated and not on a single semiconductor die. SIPs can be used either to reduce the size of a system, improve performance or to reduce costs. The technology evolved from multi chip module (MCM) technology, the difference being that SiPs also use die stacking, which stacks several chips or dies on top of each other.
Технология
SiP чиптерін тік немесе көлденең орналастырып, чиплеттер немесе қаптамалар сияқты техникалармен жинақтай беруге болады. SiP чиптер стандартты сым байланыстарымен немесе дәнекерлеу шарларымен қосылады, ал үш өлшемді интегралдық схемалар кремнийлік виалар арқылы өтетін өткізгіштермен жиналған кремнийлік чиптерді қосады. Көптеген 3D қаптама техникалары стандартты чиптерді ықшам аумаққа жинау үшін жасалған. SiP бірнеше чиптерді немесе чиптерді – мысалы, арнайы процессор, DRAM, флэш-жад – резисторлар мен конденсаторлар сияқты пассивті компоненттермен бірге бір субстратқа орналастыра алады. Бұл толыққанды функционалдық бірлікті бір қаптамада құруға мүмкіндік береді, сондықтан оны жұмыс істету үшін аз сыртқы компоненттерді қосу жеткілікті. Бұл MP3 плеерлер мен ұялы телефондар сияқты кеңістігі шектеулі ортада өте пайдалы, себебі ол баспалы схема тақтасының және жалпы конструкцияның күрделілігін азайтады. Артықшылықтарына қарамастан, бұл техника өндіріс шығымын төмендетеді, өйткені қаптамадағы бір дефектті чип, тіпті сол қаптамадағы басқа модульдер жұмыс істесе де, функционалды емес интегралды схемаға әкеледі. SiP, компоненттерді функциясы бойынша біріктіретін чиптегі (SoC) интегралдық схема архитектурасынан өзгеше. SoC әдетте CPU, графикалық және жад интерфейстерін, қатты дискіні және USB қосылымын, жедел жадты және тек оқуға арналған жадты, сондай-ақ екінші жадты және/немесе олардың контроллерлерін бір чипке біріктіреді. Ал SiP осы модульдерді бір немесе бірнеше чип қаптамаларында немесе чиптерде дискретті компоненттер ретінде қосады. SiP дәстүрлі аналық тақтаға негізделген компьютерлік архитектураға ұқсас, себебі ол компоненттерді функциясы бойынша бөліп, оларды орталық интерфейстік схема арқылы қосады. SiP интеграция деңгейі SoC-қа қарағанда төмен. Гибридтік интегралдық схемалар SiP-ке ұқсас, бірақ олар көне немесе аз дамыған технологияларды қолданады (бір қабатты схема тақталарын немесе субстраттарды пайдалануға бейім, чиптерді қатарластырмайды, компоненттерді қосу үшін флип-чип немесе BGA қолданбайды, тек сым байланыстарын немесе кішкентай контурлы интегралдық схема қаптамаларын пайдаланады, гибридтік схемадан тыс жерде BGA орнына екі қатарлы немесе бір қатарлы қаптамаларды қолданады және т.б.). SiP технологиясын қалыптасқан тұтынушылар мен бизнес SoC нарығындағы киілетін құрылғылар, мобильді құрылғылар және заттар интернеті сияқты нарықтық трендтер ынталандырады, олар өндірілетін бірліктердің көп санын талап етпейді. Заттар интернеті көрініс емес, шындыққа айналған сайын, микроэлектромеханикалық (MEMS) сенсорларды жеке чипке интеграциялау және қосылысты басқару үшін чиптегі және SiP деңгейінде жаңарулар жасалуда. SiP шешімдеріне флип-чип, сым байланыстары, пластина деңгейіндегі қаптама, кремнийлік виалар (TSV), чиплеттер және басқа да бірнеше қаптама технологиялары қажет болуы мүмкін.
SiP dies can be stacked vertically or tiled horizontally, with techniques like chiplets or quilt packaging. SiPs connect the dies with standard off chip wire bonds or solder bumps, unlike slightly denser three dimensional integrated circuits which connect stacked silicon dies with conductors running through the die using through silicon vias. Many different 3D packaging techniques have been developed for stacking many fairly standard chip dies into a compact area. SiPs can contain several chips or dies—such as a specialized processor, DRAM, flash memory—combined with passive components—resistors and capacitors—all mounted on the same substrate. This means that a complete functional unit can be built in a single package, so that few external components need to be added to make it work. This is particularly valuable in space constrained environments like MP3 players and mobile phones as it reduces the complexity of the printed circuit board and overall design. Despite its benefits, this technique decreases the yield of fabrication since any defective chip in the package will result in a non functional packaged integrated circuit, even if all other modules in that same package are functional. SiPs are in contrast to the common system on a chip (SoC) integrated circuit architecture which integrates components based on function into a single circuit die. An SoC will typically integrate a CPU, graphics and memory interfaces, hard disk and USB connectivity, random access and read only memories, and secondary storage and/or their controllers on a single die. In comparison an SiP would connect these modules as discrete components in one or more chip packages or dies. An SiP resembles the common traditional motherboard based PC architecture, as it separates components based on function and connects them through a central interfacing circuit board. An SiP has a lower grade of integration in comparison to an SoC. Hybrid integrated circuits are somewhat similar to SiPs, however they tend to use older or less advanced technology (tend to use single layer circuit boards or substrates, not use die stacking, do not use flip chip or BGA for connecting components or dies, use only wire bonding for connecting dies or Small outline integrated circuit packages, use Dual in line packages, or Single in line packages for interfacing outside the Hybrid IC instead of BGA, etc.). SiP technology is primarily being driven by early market trends in wearables, mobile devices and the internet of things which do not demand the high numbers of produced units as in the established consumer and business SoC market. As the internet of things becomes more of a reality and less of a vision, there is innovation going on at the system on a chip and SiP level so that microelectromechanical (MEMS) sensors can be integrated on a separate die and control the connectivity. SiP solutions may require multiple packaging technologies, such as flip chip, wire bonding, wafer level packaging, Through silicon vias (TSVs), chiplets and more.