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从SoC看懂SIP

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发表于 2020-3-20 14:07 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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随着物联网时代来临,全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计,因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的SiP技术日益受到关注。除了既有的封测大厂积极扩大SiP制造产能外,晶圆代工业者与IC基板厂也竞相投入此一技术,以满足市场需求。
) E( Z/ d% N7 [# [# e2 f- f2 T* Y  早前,苹果发布了最新的apple watch手表,里面用到SIP封装芯片,从尺寸和性能上为新手表增色不少。而芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升(摩尔定律),转向更加务实的满足市场的需求(超越摩尔定律)。& i, E8 ?) `0 n6 ~& q) \

& o- X) v1 Y. R# W  根据国际半导体路线组织(ITRS)的定义: SiP 为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如 MEMS 或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件,形成一个系统或者子系统。' U6 Y- S& C5 [: ?
  SIP定义
. G; B: r0 U7 o- `  从架构上来讲, SiP 是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。
  [$ L+ J+ H1 \7 r  SOC定义- Y) w# m1 M. D: _0 {; m8 G0 ~# j
  将原本不同功能的 IC,整合在一颗芯片中。藉由这个方法,不单可以缩小体积,还可以缩小不同 IC 间的距离,提升芯片的计算速度。SoC称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。: m+ i) ?8 c5 K6 o% o+ B3 E, p
  SOC与SIP对比
7 ?. a; u& ~8 p) M- K
' d; j+ g' a8 @. o# h$ j/ z, c  自集成电路器件的封装从单个组件的开发,进入到多个组件的集成后,随着产品效能的提升以及对轻薄和低耗需求的带动下,迈向封装整合的新阶段。在此发展方向的引导下,形成了电子产业上相关的两大新主流:系统单芯片SoC(System on Chip)与系统化封装SIP(System in a Package)。
' Q6 E" S3 d  C4 f+ L- Y  SoC与SIP是极为相似,两者均将一个包含逻辑组件、内存组件,甚至包含被动组件的系统,整合在一个单位中。6 _4 K' \2 m7 ~! s' e# H7 d
  SoC是从设计的角度出发,是将系统所需的组件高度集成到一块芯片上。
/ w7 L6 ~% ~  V) {  w% D2 k  SIP是从封装的立场出发,对不同芯片进行并排或叠加的封装方式,将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件。% [, x9 ]4 E& `- N' Y
过去的主流封装系统9 S; G) \8 |  I1 k+ l" g
  SIP 是解决系统桎梏的胜负手。把多个半导体芯片和无源器件封装在同一个芯片内,组成一个系统级的芯片,而不再用 PCB 板来作为承载芯片连接之间的载体,可以解决因为 PCB 自身的先天不足带来系统性能遇到瓶颈的问题。以处理器和存储芯片举例,因为系统级封装内部走线的密度可以远高于 PCB 走线密度,从而解决 PCB线宽带来的系统瓶颈。举例而言,因为存储器芯片和处理器芯片可以通过穿孔的方式连接在一起,不再受 PCB 线宽的限制,从而可以实现数据带宽在接口带宽上的提升。9 G0 P! z/ ?* G) S6 e, c% g0 j- E
" U& l# ~: P/ N4 e. j$ V+ e( D
  现在的主流封装系统8 ]* C( G# ?* o4 r! Q- a' o# ?
' ~3 ]7 w" c* _! q5 d8 h
  SiP 不仅简单将芯片集成在一起。 SiP 还具有开发周期短、功能更多、功耗更低、性能更优良、成本价格更低、体积更小、质量更轻等优点。SiP 是超越摩尔定律下的重要实现路径。
, G2 d( a7 L9 B9 S+ K1 Y  SOC与SIP技术趋势
% A9 z9 L. h9 H1 N* W
- G' G) u7 d4 t* @) W+ I6 {+ j% A' ]  从集成度而言,一般情况下, SoC 只集成 AP 之类的逻辑系统,而 SiP 集成了AP+mobileDDR,某种程度上说 SIP=SoC+DDR,随着将来集成度越来越高, emmc也很有可能会集成到 SiP 中。从封装发展的角度来看,因电子产品在体积、处理速度或电性特性各方面的需求考量下, SoC 曾经被确立为未来电子产品设计的关键与发展方向。但随着近年来 SoC生产成本越来越高,频频遭遇技术障碍,造成 SoC 的发展面临瓶颈,进而使 SiP 的发展越来越被业界重视。( Y1 W) ^5 m' A' o
半导体产品封装的主要占比
2 O1 x. z4 N3 S
! Q. q. ~9 D' r- _& K% c- `  针对这两条路径,分别诞生了两种产品: SoC 与 SiP。 SoC 是摩尔定律继续往下走下的产物,而 SiP 则是实现超越摩尔定律的重要路径。两者都是实现在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。$ K# S+ t6 [3 t% t# q) _3 P1 T' h. R
  众所周知的摩尔定律发展到现阶段,何去何从?行业内有两条路径:一是继续按照摩尔定律往下发展,走这条路径的产品有CPU、内存、逻辑器件等,这些产品占整个市场的 50%。另外就是超越摩尔定律的More than Moore 路线,芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方面,转向更加务实的满足市场的需求。这方面的产品包括了模拟/RF 器件,无源器件、电源管理器件等,大约占到了剩下的那 50%市场。
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  • TA的每日心情

    2019-11-19 15:55
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2020-3-20 18:31 | 只看该作者
    SOC定义   将原本不同功能的 IC,整合在一颗芯片中。藉由这个方法,不单可以缩小体积,还可以缩小不同 IC 间的距离,提升芯片的计算速度。SoC称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。
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