Система в корпусе ( SiP ) или система в корпусе — это ряд интегральных схем (ИС), заключенных в один корпус -носитель микросхем или включающих в себя подложку корпуса ИС, которая может включать в себя пассивные компоненты и выполнять функции всей системы. ИС могут быть сложены друг на друга с использованием пакета на упаковке , размещены рядом и/или встроены в подложку. [1] SiP выполняет все или большинство функций электронной системы и обычно используется при разработке компонентов для мобильных телефонов , цифровых музыкальных плееров и т. д. [2] Кристаллы, содержащие интегральные схемы, могут быть уложены вертикально на подложке корпуса. Внутри они соединены тонкими проводами , прикрепленными к основе корпуса. Альтернативно, при использовании технологии перевернутых чипов , для соединения сложенных друг с другом чипов и с подложкой корпуса используются выступы припоя, или даже оба метода могут использоваться в одном корпусе. SiP похожи на системы на кристалле (SoC), но менее тесно интегрированы и не размещены на одном полупроводниковом кристалле . [3]
SIP можно использовать либо для уменьшения размера системы, повышения производительности, либо для снижения затрат. [4] [5] Эта технология произошла от технологии многочиповых модулей (MCM), с той разницей, что в SiP также используется штабелирование кристаллов , при котором несколько чипов или кристаллов укладываются друг на друга. [6] [7]
SiP-матрицы можно укладывать вертикально или укладывать горизонтально, используя такие методы, как чиплетная или лоскутная упаковка . SiP соединяют кристаллы с помощью стандартных проводных соединений вне кристалла или припоя, в отличие от немного более плотных трехмерных интегральных схем , которые соединяют многослойные кремниевые кристаллы с проводниками, проходящими через кристалл, с помощью сквозных кремниевых переходов . Было разработано множество различных методов 3D-упаковки для размещения множества довольно стандартных кристаллов микросхем на компактной площади. [8]
SiP могут содержать несколько микросхем или кристаллов, таких как специализированный процессор , DRAM , флэш-память , в сочетании с пассивными компонентами — резисторами и конденсаторами — все они установлены на одной подложке . Это означает, что полный функциональный блок может быть собран в одном корпусе, поэтому для его работы необходимо добавить несколько внешних компонентов. Это особенно ценно в средах с ограниченным пространством, таких как MP3-плееры и мобильные телефоны, поскольку снижает сложность печатной платы и общую конструкцию. Несмотря на свои преимущества, этот метод снижает производительность производства, поскольку любой дефектный чип в корпусе приведет к нефункциональной корпусной интегральной схеме, даже если все остальные модули в том же корпусе функциональны.
SiP отличаются от архитектуры интегральной схемы общей системы на кристалле (SoC), которая объединяет компоненты, основанные на функциях, в одном кристалле . SoC обычно объединяет процессор, графические интерфейсы и интерфейсы памяти, подключение к жесткому диску и USB , память с произвольным доступом и памятью только для чтения , а также вторичное хранилище и/или их контроллеры на одном кристалле. Для сравнения, SiP соединяет эти модули как дискретные компоненты в одном или нескольких корпусах микросхем или кристаллах. SiP напоминает традиционную архитектуру ПК на базе материнской платы , поскольку он разделяет компоненты по функциям и соединяет их через центральную интерфейсную плату. SiP имеет более низкую степень интеграции по сравнению с SoC. Гибридные интегральные схемы в чем-то похожи на SiP, однако в них, как правило, используются более старые или менее совершенные технологии (как правило, используются однослойные печатные платы или подложки, не используется сборка кристаллов, не используются флип-чипы или BGA для подключения компонентов или кристаллов, используйте только соединение проводов для подключения кристаллов или корпусов интегральных схем малого контура, используйте корпуса с двумя линейными выводами или корпуса с одинарным линейным расположением для взаимодействия вне гибридной ИС вместо BGA и т. д.). [9]
Технология SiP в первую очередь обусловлена ранними рыночными тенденциями в области носимых устройств , мобильных устройств и Интернета вещей, которые не требуют большого количества производимых устройств, как на устоявшемся рынке SoC для потребителей и бизнеса. Поскольку Интернет вещей становится все более реальностью, а не мечтой, инновации происходят в системе на уровне микросхем и SiP, так что микроэлектромеханические (MEMS) датчики могут быть интегрированы в отдельный кристалл и контролировать подключение. [10]
Для решений SiP может потребоваться несколько технологий упаковки , таких как флип-чип , соединение проводов , упаковка на уровне пластины , сквозные кремниевые переходы (TSV), чиплеты и многое другое. [11] [12]