SoC (System on Chip) болон SiP (System in Package) нь орчин үеийн интеграль хэлхээг хөгжүүлэх чухал үе шатууд бөгөөд электрон системийг жижигрүүлэх, үр ашигтай болгох, нэгтгэх боломжийг олгодог.
1. SoC болон SiP-ийн тодорхойлолт ба үндсэн ойлголтууд
SoC (System on Chip) - Бүхэл системийг нэг чип болгон нэгтгэх
SoC нь тэнгэр баганадсан барилгатай адил бөгөөд бүх функциональ модулиуд нь ижил физик чипэд нэгтгэгддэг. SoC-ийн гол санаа нь процессор (CPU), санах ой, холбооны модулиуд, аналог хэлхээ, мэдрэгчийн интерфейс болон бусад функциональ модулиуд зэрэг электрон системийн бүх үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэг чип дээр нэгтгэх явдал юм. SoC-ийн давуу тал нь өндөр түвшний интеграцчлал, жижиг хэмжээтэй бөгөөд гүйцэтгэл, эрчим хүчний хэрэглээ, хэмжээс зэрэгт ихээхэн ашиг тусыг өгдөг бөгөөд энэ нь өндөр хүчин чадалтай, эрчим хүчний мэдрэмтгий бүтээгдэхүүнүүдэд тохиромжтой. Apple-ийн ухаалаг гар утасны процессорууд нь SoC чипүүдийн жишээ юм.
Жишээлбэл, SoC нь хотын бүх функцийг дотроо зохион бүтээсэн "супер барилга" шиг, янз бүрийн функциональ модулиуд нь өөр өөр давхартай адил юм: зарим нь оффисын талбай (процессор), зарим нь зугаа цэнгэлийн талбай (санах ой), зарим нь холбооны сүлжээ (харилцаа холбооны интерфейс), бүгд нэг барилгад (чип) төвлөрдөг. Энэ нь бүхэл системийг нэг цахиурын чип дээр ажиллуулж, илүү өндөр үр ашиг, гүйцэтгэлд хүрэх боломжийг олгодог.
SiP (Багц дахь систем) - Өөр өөр чипүүдийг нэгтгэх
SiP технологийн арга барил нь өөр юм. Энэ нь нэг физик багц дотор өөр өөр функц бүхий олон чипийг савлахтай адил юм. Энэ нь олон функциональ чипийг SoC шиг нэг чип болгон нэгтгэхийн оронд савлагааны технологиор хослуулахад чиглэдэг. SiP нь олон чипийг (процессор, санах ой, RF чип гэх мэт) зэрэгцүүлэн багцалж эсвэл нэг модуль дотор давхарлаж, системийн түвшний шийдлийг бүрдүүлдэг.
SiP гэсэн ойлголтыг багажийн хайрцаг угсрахтай зүйрлэж болно. Хэрэгслийн хайрцаг нь халив, алх, өрөм гэх мэт өөр өөр хэрэгслийг агуулж болно. Хэдийгээр тэдгээр нь бие даасан хэрэгсэл боловч тэдгээрийг ашиглахад тохиромжтой, нэг хайрцагт нэгтгэдэг. Энэхүү аргын давуу тал нь хэрэгсэл бүрийг тусад нь боловсруулж, үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд шаардлагатай бол системийн багцад "угсрах" боломжтой бөгөөд уян хатан байдал, хурдыг хангадаг.
2. SoC болон SiP-ийн техникийн шинж чанар ба ялгаа
Интеграцийн аргын ялгаа:
SoC: Өөр өөр функциональ модулиуд (CPU, санах ой, I/O гэх мэт) шууд нэг цахиурын чип дээр бүтээгдсэн. Бүх модулиуд нь үндсэн процесс, дизайны логикийг хуваалцаж, нэгдсэн системийг бүрдүүлдэг.
SiP: Төрөл бүрийн функциональ чипүүдийг өөр өөр процессоор үйлдвэрлэж, дараа нь 3D савлагааны технологийг ашиглан нэг савлагааны модульд нэгтгэж, физик систем үүсгэж болно.
Дизайн нарийн төвөгтэй байдал, уян хатан байдал:
SoC: Бүх модулиудыг нэг чип дээр нэгтгэсэн тул дизайны нарийн төвөгтэй байдал, ялангуяа дижитал, аналоги, RF, санах ой зэрэг өөр өөр модулиудын хамтын дизайны хувьд маш өндөр байдаг. Энэ нь инженерүүдээс гүн гүнзгий хөндлөнгийн дизайны чадвартай байхыг шаарддаг. Түүнээс гадна, хэрэв SoC-д ямар нэгэн модультай дизайнтай холбоотой асуудал гарвал чипийг бүхэлд нь дахин төлөвлөх шаардлагатай бөгөөд энэ нь ихээхэн эрсдэл дагуулдаг.
SiP: Үүний эсрэгээр, SiP нь дизайны илүү уян хатан байдлыг санал болгодог. Төрөл бүрийн функциональ модулиудыг системд оруулахаас өмнө тусад нь боловсруулж, шалгаж болно. Хэрэв модультай холбоотой асуудал гарвал зөвхөн тэр модулийг солих шаардлагатай бөгөөд бусад хэсгүүдэд нөлөөлөхгүй. Энэ нь мөн SoC-тай харьцуулахад илүү хурдан хөгжүүлэлтийн хурд, эрсдэл багатай байх боломжийг олгодог.
Процессын нийцтэй байдал ба сорилтууд:
SoC: Дижитал, аналоги, RF гэх мэт өөр өөр функцуудыг нэг чип дээр нэгтгэх нь процессын нийцтэй байдалд ихээхэн бэрхшээлтэй тулгардаг. Өөр өөр функциональ модулиуд нь өөр өөр үйлдвэрлэлийн процесс шаарддаг; жишээлбэл, дижитал хэлхээнд өндөр хурдтай, бага чадлын процесс шаардлагатай байдаг бол аналог хэлхээнд илүү нарийн хүчдэлийн хяналт шаардлагатай байж болно. Нэг чип дээрх эдгээр өөр өөр процессуудын хооронд нийцтэй байх нь маш хэцүү байдаг.
SiP: Сав баглаа боодлын технологиор дамжуулан SiP нь өөр өөр процессуудыг ашиглан үйлдвэрлэсэн чипүүдийг нэгтгэж, SoC технологид тулгарч буй процессын нийцтэй байдлын асуудлыг шийдэж чадна. SiP нь олон төрлийн гетероген чипүүдийг нэг багцад хамтран ажиллах боломжийг олгодог боловч савлагааны технологийн нарийвчлалын шаардлага өндөр байдаг.
R&D мөчлөг ба зардал:
SoC: SoC нь бүх модулиудыг эхнээс нь боловсруулж, баталгаажуулахыг шаарддаг тул дизайны мөчлөг илүү урт байдаг. Модуль бүр нарийн дизайн, баталгаажуулалт, туршилтанд хамрагдах ёстой бөгөөд ерөнхий боловсруулах үйл явц хэдэн жил үргэлжилж, өндөр өртөгтэй байж болно. Гэсэн хэдий ч масс үйлдвэрлэлд нэг удаа өндөр интеграцчилалтай тул нэгжийн өртөг бага байдаг.
SiP: R&D мөчлөг нь SiP-ийн хувьд богино байдаг. SiP нь одоо байгаа, баталгаажсан функциональ чипүүдийг савлагаанд шууд ашигладаг тул модулийг дахин төлөвлөхөд шаардагдах хугацааг багасгадаг. Энэ нь бүтээгдэхүүнийг илүү хурдан гаргах боломжийг олгодог бөгөөд R&D зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
Системийн гүйцэтгэл ба хэмжээ:
SoC: Бүх модулиуд нэг чип дээр байрладаг тул холбооны саатал, эрчим хүчний алдагдал, дохионы хөндлөнгийн оролцоо багасч, SoC нь гүйцэтгэл, эрчим хүчний зарцуулалтаараа хосгүй давуу талыг өгдөг. Хэмжээ нь маш бага тул ухаалаг гар утас, зураг боловсруулах чип зэрэг өндөр гүйцэтгэл, эрчим хүчний шаардлага бүхий програмуудад тохиромжтой.
SiP: Хэдийгээр SiP-ийн интеграцийн түвшин нь SoC-ийнх шиг өндөр биш ч олон давхаргат савлагааны технологийг ашиглан өөр өөр чипүүдийг авсаархан байдлаар багцалж чаддаг тул уламжлалт олон чиптэй шийдлүүдтэй харьцуулахад жижиг хэмжээтэй байдаг. Түүнчлэн, модулиуд нь нэг цахиурын чип дээр биш харин биет байдлаар савлагдсан байдаг ч гүйцэтгэл нь SoC-тай таарахгүй байж болох ч ихэнх хэрэглээний хэрэгцээг хангаж чадна.
3. SoC болон SiP-д зориулсан хэрэглээний хувилбарууд
SoC-д зориулсан хэрэглээний хувилбарууд:
SoC нь ихэвчлэн хэмжээ, эрчим хүчний хэрэглээ, гүйцэтгэлийн өндөр шаардлага бүхий талбаруудад тохиромжтой. Жишээ нь:
Ухаалаг гар утас: Ухаалаг гар утасны процессорууд (Apple-ийн A-series чипүүд эсвэл Qualcomm-ийн Snapdragon гэх мэт) нь ихэвчлэн CPU, GPU, AI боловсруулах нэгж, холбооны модулиуд гэх мэтийг багтаасан, хүчирхэг гүйцэтгэл, бага эрчим хүчний зарцуулалт шаарддаг маш сайн нэгдсэн SoC-ууд байдаг.
Зураг боловсруулах: Дижитал камер болон дронуудад зураг боловсруулах нэгжүүд нь ихэвчлэн хүчирхэг зэрэгцээ боловсруулах чадвар, бага хоцрогдол шаарддаг бөгөөд үүнийг SoC үр дүнтэй гүйцэтгэдэг.
Өндөр хүчин чадалтай суулгагдсан системүүд: SoC нь IoT төхөөрөмж, зүүдэг төхөөрөмж гэх мэт эрчим хүчний хэмнэлтийн хатуу шаардлага бүхий жижиг төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой.
SiP програмын хувилбарууд:
SiP нь илүү өргөн хүрээний хэрэглээний хувилбаруудтай бөгөөд хурдацтай хөгжүүлэлт, олон функцийг нэгтгэх шаардлагатай талбаруудад тохиромжтой, тухайлбал:
Харилцаа холбооны тоног төхөөрөмж: Суурь станц, чиглүүлэгч гэх мэтийн хувьд SiP нь олон тооны RF болон дижитал дохионы процессоруудыг нэгтгэж, бүтээгдэхүүний хөгжлийн мөчлөгийг хурдасгадаг.
Хэрэглээний электрон бараа: Ухаалаг цаг, блютүүт чихэвч зэрэг хурдан шинэчлэлттэй бүтээгдэхүүнүүдийн хувьд SiP технологи нь шинэ онцлогтой бүтээгдэхүүнийг хурдан гаргах боломжийг олгодог.
Автомашины электроник: Автомашины систем дэх хяналтын модулиуд болон радарын системүүд нь янз бүрийн функциональ модулиудыг хурдан нэгтгэхийн тулд SiP технологийг ашиглах боломжтой.
4. SoC болон SiP-ийн ирээдүйн хөгжлийн чиг хандлага
SoC-ийн хөгжлийн чиг хандлага:
SoC нь AI процессор, 5G холбооны модулиуд болон бусад функцуудыг илүү ихээр нэгтгэж, ухаалаг төхөөрөмжүүдийн цаашдын хувьсалд түлхэц үзүүлж, илүү өндөр интеграцчлал, нэг төрлийн бус интеграцчилал руу үргэлжлүүлэн хөгжих болно.
SiP хөгжлийн чиг хандлага:
SiP нь зах зээлийн хурдацтай өөрчлөгдөж буй эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд өөр өөр процесс, функц бүхий чипүүдийг нягт савлахын тулд 2.5D ба 3D савлагааны дэвшилтүүд зэрэг дэвшилтэт сав баглаа боодлын технологид улам бүр найдаж байна.
5. Дүгнэлт
SoC нь бүх функциональ модулиудыг нэг загварт төвлөрүүлж, гүйцэтгэл, хэмжээ, эрчим хүчний хэрэглээ зэрэгт маш өндөр шаардлага тавьдаг программуудад тохиромжтой, олон үйлдэлт супер тэнгэр баганадсан барилга барихтай адил юм. Нөгөөтэйгүүр, SiP нь уян хатан байдал, хурдацтай хөгжилд илүү анхаардаг өөр өөр функциональ чипүүдийг системд "савлах"тай адил бөгөөд ялангуяа хурдан шинэчлэлт шаарддаг өргөн хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэлд тохиромжтой. Аль аль нь давуу талтай: SoC нь системийн оновчтой гүйцэтгэл, хэмжээг оновчлохыг чухалчилдаг бол SiP нь системийн уян хатан байдал, хөгжлийн мөчлөгийн оновчтой байдлыг онцолдог.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 10-р сарын 28