Система в корпусе ( SiP ) или система-в-корпусе представляет собой ряд интегральных схем (ИС), заключенных в один корпус носителя чипа или охватывающих подложку корпуса ИС, которая может включать пассивные компоненты и выполнять функции всей системы. ИС могут быть сложены с использованием корпуса на корпусе , размещены рядом и/или встроены в подложку. [1] SiP выполняет все или большинство функций электронной системы и обычно используется при проектировании компонентов для мобильных телефонов , цифровых музыкальных плееров и т. д. [2] Кристаллы , содержащие интегральные схемы, могут быть сложены вертикально на подложке корпуса. Они внутренне соединены тонкими проводами , которые прикреплены к подложке корпуса. В качестве альтернативы, с технологией перевернутого кристалла , используются припойные столбики для соединения сложенных чипов вместе и к подложке корпуса, или даже обе технологии могут использоваться в одном корпусе. SiP похожи на системы на кристалле (SoC), но менее тесно интегрированы и не на одном кристалле полупроводника . [3]
SIP можно использовать для уменьшения размера системы, повышения производительности или снижения затрат. [4] [5] Технология произошла от технологии многокристальных модулей (MCM), разница в том, что SiP также используют стекирование кристаллов , при котором несколько чипов или кристаллов располагаются друг над другом. [6] [7]
SiP-кристаллы могут быть сложены вертикально или горизонтально, с использованием таких методов, как упаковка чиплетов или стеганого одеяла . SiP-кристаллы соединяются с помощью стандартных проволочных связей вне кристалла или припойных выступов, в отличие от немного более плотных трехмерных интегральных схем , которые соединяют сложенные кремниевые кристаллы с проводниками, проходящими через кристалл, с помощью сквозных кремниевых переходов . Было разработано много различных методов 3D-упаковки для укладки многих довольно стандартных кристаллов чипов в компактную область. [8]
SiP могут содержать несколько чипов 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 построен в одном корпусе, так что для его работы требуется добавить несколько внешних компонентов. Это особенно ценно в средах с ограниченным пространством, таких как MP3-плееры и мобильные телефоны , поскольку это снижает сложность печатной платы и общую конструкцию. Несмотря на свои преимущества, этот метод снижает выход продукции, поскольку любой дефектный чип в корпусе приведет к нефункциональной корпусированной интегральной схеме, даже если все другие модули в том же корпусе являются функциональными.
SiPs отличаются от архитектуры интегральных схем общей системы на кристалле (SoC), которая объединяет компоненты на основе функций в один кристалл схемы . SoC обычно объединяет ЦП, графические и интерфейсы памяти, жесткий диск и USB - подключение, произвольную и постоянную память , а также вторичное хранилище и/или их контроллеры на одном кристалле. Для сравнения, SiP будет соединять эти модули как дискретные компоненты в одном или нескольких корпусах чипов или кристаллах. SiP напоминает обычную традиционную архитектуру ПК на основе материнской платы , поскольку она разделяет компоненты на основе функций и соединяет их через центральную интерфейсную плату. SiP имеет более низкую степень интеграции по сравнению с SoC. Гибридные интегральные схемы (HIC) в некоторой степени похожи на SiP, однако они, как правило, обрабатывают аналоговые сигналы [9], тогда как SiP обычно обрабатывают цифровые сигналы, [10] [11] [12] [13] [14] из-за этого HIC используют более старые или менее продвинутые технологии (как правило, используют однослойные печатные платы или подложки, не используют стекирование кристаллов, не используют перевернутый кристалл или BGA для соединения компонентов или кристаллов, используют только проводное соединение для соединения кристаллов или корпусов интегральных схем малого контура, используют двухрядные или однорядные корпуса для сопряжения снаружи гибридной ИС вместо BGA и т. д.) [15]
Технология SiP в первую очередь обусловлена ранними тенденциями рынка носимых устройств , мобильных устройств и Интернета вещей , которые не требуют большого количества производимых единиц, как на устоявшемся потребительском и деловом рынке SoC. Поскольку Интернет вещей становится все более реальностью и все менее видением, инновации происходят на уровне системы на чипе и SiP, так что микроэлектромеханические (MEMS) датчики могут быть интегрированы на отдельном кристалле и управлять подключением. [16]
Решения SiP могут потребовать применения нескольких технологий упаковки , таких как перевернутый кристалл , проволочное соединение , упаковка на уровне пластины , сквозные кремниевые переходные отверстия (TSV), чиплеты и многое другое. [17] [18]