SoC (чиптегі жүйе) және SiP (пакеттегі жүйе) екеуі де электронды жүйелерді миниатюризациялауға, тиімділікке және біріктіруге мүмкіндік беретін заманауи интегралды схемаларды дамытудағы маңызды кезең болып табылады.
1. SoC және SiP анықтамалары мен негізгі түсініктері
SoC (System on Chip) - бүкіл жүйені бір чипке біріктіру
SoC барлық функционалды модульдер жобаланған және бір физикалық чипке біріктірілген зәулім ғимарат сияқты. SoC-тің негізгі идеясы - процессорды (CPU), жадты, байланыс модульдерін, аналогтық схемаларды, сенсор интерфейстерін және басқа да функционалдық модульдерді қоса алғанда, электронды жүйенің барлық негізгі компоненттерін бір чипке біріктіру. SoC артықшылығы оның өнімділігі, қуат тұтынуы және өлшемдері бойынша айтарлықтай артықшылықтар беретін интеграцияның жоғары деңгейінде және шағын өлшемде жатыр, бұл оны әсіресе өнімділігі жоғары, қуатқа сезімтал өнімдер үшін қолайлы етеді. Apple смартфондарындағы процессорлар SoC чиптерінің мысалдары болып табылады.
Мысалы, SoC қаладағы «супер ғимаратқа» ұқсайды, мұнда барлық функциялар жобаланған және әртүрлі функционалды модульдер әртүрлі қабаттар сияқты: кейбіреулері кеңсе аймақтары (процессорлар), кейбіреулері ойын-сауық аймақтары (жад), ал кейбіреулері коммуникациялық желілер (коммуникациялық интерфейстер), барлығы бір ғимаратта шоғырланған (чип). Бұл бүкіл жүйеге бір кремний чипте жұмыс істеуге мүмкіндік береді, жоғары тиімділік пен өнімділікке қол жеткізеді.
SiP (пакеттегі жүйе) - әртүрлі чиптерді біріктіру
SiP технологиясының тәсілі әртүрлі. Бұл бір физикалық пакетте әртүрлі функциялары бар бірнеше чиптерді орау сияқты. Ол бірнеше функционалды чиптерді SoC сияқты бір чипке біріктірудің орнына орау технологиясы арқылы біріктіруге бағытталған. SiP бірнеше микросхемаларға (процессорларға, жадқа, RF микросхемаларына және т.б.) қатарласа немесе бір модуль ішінде жинақталып, жүйелік деңгейдегі шешімді қалыптастыруға мүмкіндік береді.
SiP концепциясын құралдар жинағымен салыстыруға болады. Құралдар жинағы бұрауыштар, балғалар және бұрғылар сияқты әртүрлі құралдарды қамтуы мүмкін. Олар тәуелсіз құралдар болғанымен, олардың барлығы ыңғайлы пайдалану үшін бір қорапта біріктірілген. Бұл тәсілдің артықшылығы мынада: әрбір құралды бөлек әзірлеуге және шығаруға болады және олар икемділік пен жылдамдықты қамтамасыз ете отырып, қажет болған жағдайда жүйелік пакетке «жиналуға» болады.
2. Техникалық сипаттамалары және SoC және SiP арасындағы айырмашылықтар
Интеграция әдісінің айырмашылығы:
SoC: Әр түрлі функционалдық модульдер (мысалы, процессор, жад, енгізу/шығару және т.б.) бір кремний чипте тікелей жасалған. Барлық модульдер біріктірілген жүйені құра отырып, бірдей негізгі процесс пен дизайн логикасын бөліседі.
SiP: Әр түрлі функционалды микросхемалар әртүрлі процестерді қолдану арқылы жасалуы мүмкін, содан кейін физикалық жүйені қалыптастыру үшін 3D орау технологиясын пайдаланып бір орауыш модулінде біріктірілуі мүмкін.
Дизайн күрделілігі мен икемділігі:
SoC: Барлық модульдер бір чипте біріктірілгендіктен, дизайн күрделілігі өте жоғары, әсіресе сандық, аналогтық, RF және жад сияқты әртүрлі модульдердің бірлескен дизайны үшін. Бұл инженерлерден терең кросс-домендік жобалау мүмкіндіктерін талап етеді. Сонымен қатар, егер SoC кез келген модулімен дизайн мәселесі болса, бүкіл чипті қайта жобалау қажет болуы мүмкін, бұл айтарлықтай қауіп төндіреді.
SiP: Керісінше, SiP дизайн икемділігін ұсынады. Әртүрлі функционалдық модульдер жүйеге оралмас бұрын бөлек жобалануы және тексерілуі мүмкін. Модульге қатысты мәселе туындаса, басқа бөліктерге әсер етпей, тек сол модульді ауыстыру керек. Бұл сонымен қатар SoC-пен салыстырғанда даму жылдамдығын арттыруға және тәуекелдерді төмендетуге мүмкіндік береді.
Процестің үйлесімділігі мен қиындықтары:
SoC: сандық, аналогтық және RF сияқты әртүрлі функцияларды бір чипке біріктіру процесс үйлесімділігінде елеулі қиындықтарға тап болады. Әртүрлі функционалдық модульдер әртүрлі өндірістік процестерді талап етеді; мысалы, цифрлық схемалар жоғары жылдамдықты, төмен қуатты процестерді қажет етеді, ал аналогтық схемалар кернеуді дәлірек басқаруды қажет етуі мүмкін. Бір чиптегі осы әртүрлі процестер арасында үйлесімділікке қол жеткізу өте қиын.
SiP: орау технологиясы арқылы SiP әртүрлі процестерді қолдана отырып жасалған чиптерді біріктіре алады, SoC технологиясымен кездесетін процесс үйлесімділік мәселелерін шеше алады. SiP бірнеше гетерогенді чиптердің бір пакетте бірге жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, бірақ орау технологиясына қойылатын дәлдік талаптары жоғары.
ҒЗТКЖ циклі және шығындар:
SoC: SoC барлық модульдерді нөлден бастап жобалауды және тексеруді қажет ететіндіктен, дизайн циклі ұзағырақ. Әрбір модуль қатаң дизайн, тексеру және тестілеуден өтуі керек және жалпы әзірлеу процесі бірнеше жылға созылуы мүмкін, бұл үлкен шығындарға әкеледі. Алайда, бір рет жаппай өндірісте, жоғары интеграцияға байланысты бірлік құны төмен болады.
SiP: ҒЗТКЖ циклі SiP үшін қысқа. SiP орау үшін бар, тексерілген функционалды микросхемаларды тікелей пайдаланатындықтан, ол модульді қайта құруға қажетті уақытты қысқартады. Бұл өнімді тезірек шығаруға мүмкіндік береді және ҒЗТКЖ шығындарын айтарлықтай төмендетеді.
Жүйе өнімділігі мен өлшемі:
SoC: Барлық модульдер бір чипте болғандықтан, байланыс кідірістері, қуат жоғалтулары және сигнал кедергілері азайтылады, бұл SoC өнімділігі мен қуат тұтынуында теңдесі жоқ артықшылық береді. Оның өлшемі ең аз, сондықтан оны смартфондар мен кескін өңдеу чиптері сияқты өнімділігі мен қуат талаптары жоғары қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.
SiP: SiP интеграциясының деңгейі SoC сияқты жоғары болмаса да, ол көпқабатты орау технологиясын қолдана отырып, әртүрлі чиптерді жинақтай алады, бұл дәстүрлі көп чипті шешімдермен салыстырғанда кішірек өлшемге әкеледі. Сонымен қатар, модульдер бір кремний чипіне біріктірілгеннен гөрі физикалық түрде оралғандықтан, өнімділігі SoC-ге сәйкес келмеуі мүмкін, ол әлі де көптеген қолданбалардың қажеттіліктерін қанағаттандыра алады.
3. SoC және SiP үшін қолдану сценарийлері
SoC қолданбасының сценарийлері:
SoC әдетте өлшемге, қуат тұтынуға және өнімділікке жоғары талаптары бар өрістерге жарамды. Мысалы:
Смартфондар: Смартфондардағы процессорлар (мысалы, Apple компаниясының A сериялы чиптері немесе Qualcomm Snapdragon) әдетте қуатты өнімділікті және төмен қуат тұтынуды қажет ететін CPU, GPU, AI өңдеу блоктары, байланыс модульдері және т.б. біріктірілген жоғары интеграцияланған SoC болып табылады.
Кескінді өңдеу: Сандық камералар мен дрондарда кескінді өңдеу қондырғылары жиі параллельді өңдеудің күшті мүмкіндіктерін және SoC тиімді қол жеткізе алатын төмен кідірісті қажет етеді.
Өнімділігі жоғары ендірілген жүйелер: SoC әсіресе IoT құрылғылары мен киетін құрылғылар сияқты энергия тиімділігіне қатаң талаптары бар шағын құрылғылар үшін қолайлы.
SiP қолданбасының сценарийлері:
SiP жылдам дамуды және көп функциялы интеграцияны қажет ететін өрістерге қолайлы, қолдану сценарийлерінің кең ауқымына ие, мысалы:
Байланыс жабдығы: базалық станциялар, маршрутизаторлар және т.б. үшін SiP бірнеше РЖ және цифрлық сигнал процессорларын біріктіре алады, бұл өнімді әзірлеу циклін жылдамдатады.
Тұтынушы электроникасы: жылдам жаңарту циклдері бар смарт сағаттар мен Bluetooth гарнитуралары сияқты өнімдер үшін SiP технологиясы жаңа мүмкіндіктер өнімдерін тезірек іске қосуға мүмкіндік береді.
Автомобиль электроникасы: автомобиль жүйелеріндегі басқару модульдері мен радар жүйелері әртүрлі функционалды модульдерді жылдам біріктіру үшін SiP технологиясын пайдалана алады.
4. SoC және SiP болашақ даму тенденциялары
SoC даму тенденциялары:
SoC интеллектуалды құрылғылардың одан әрі эволюциясын басқара отырып, AI процессорларын, 5G байланыс модульдерін және басқа функцияларды көбірек интеграциялауды қамтитын жоғары интеграцияға және гетерогенді интеграцияға қарай дамуын жалғастырады.
SiP даму тенденциялары:
SiP жылдам өзгеретін нарық талаптарын қанағаттандыру үшін әртүрлі процестер мен функциялары бар чиптерді тығыз орау үшін 2,5D және 3D орау жетістіктері сияқты озық орау технологияларына көбірек сүйенетін болады.
5. Қорытынды
SoC өнімділікке, өлшемге және қуат тұтынуға өте жоғары талаптары бар қолданбаларға жарамды, барлық функционалды модульдерді бір дизайнға шоғырландыратын көп функциялы супер тіреген ғимаратты салуға ұқсайды. SiP, керісінше, икемділік пен жылдам дамуға көбірек назар аударатын, әсіресе жылдам жаңартуларды қажет ететін тұтынушылық электроника үшін қолайлы жүйеге әртүрлі функционалды чиптерді «орау» сияқты. Екеуінің де күшті жақтары бар: SoC жүйенің оңтайлы өнімділігі мен өлшемді оңтайландыруға баса назар аударады, ал SiP жүйе икемділігін және әзірлеу циклін оңтайландыруды ерекшелейді.
Хабарлама уақыты: 28 қазан 2024 ж