Ե՛վ SoC-ը (System on Chip), և՛ SiP-ը (System in Package) ժամանակակից ինտեգրալ սխեմաների մշակման կարևորագույն փուլերից են, որոնք հնարավորություն են տալիս էլեկտրոնային համակարգերի մանրապատկերացումը, արդյունավետությունը և ինտեգրումը։
1. SoC-ի և SiP-ի սահմանումները և հիմնական հասկացությունները
SoC (System on Chip) - Ամբողջ համակարգի ինտեգրում մեկ չիպի մեջ
SoC-ն նման է երկնաքերի, որտեղ բոլոր ֆունկցիոնալ մոդուլները նախագծված և ինտեգրված են նույն ֆիզիկական չիպի մեջ: SoC-ի հիմնական գաղափարն է էլեկտրոնային համակարգի բոլոր հիմնական բաղադրիչները, ներառյալ պրոցեսորը (CPU), հիշողությունը, կապի մոդուլները, անալոգային սխեմաները, սենսորային ինտերֆեյսները և տարբեր այլ ֆունկցիոնալ մոդուլներ, ինտեգրել մեկ չիպի մեջ: SoC-ի առավելությունները կայանում են ինտեգրման բարձր մակարդակի և փոքր չափի մեջ, ինչը զգալի առավելություններ է ապահովում արտադրողականության, էներգիայի սպառման և չափսերի առումով, ինչը այն հատկապես հարմար է դարձնում բարձր արտադրողականության, էներգախնայողության նկատմամբ զգայուն արտադրանքի համար: Apple սմարթֆոնների պրոցեսորները SoC չիպերի օրինակներ են:
Օրինակ՝ SoC-ն նման է քաղաքի «սուպեր շենքի», որտեղ բոլոր գործառույթները նախագծված են ներսում, իսկ տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլները՝ տարբեր հարկերի նման. որոշները գրասենյակային տարածքներ են (պրոցեսորներ), որոշները՝ զվարճանքի տարածքներ (հիշողություն), իսկ որոշները՝ կապի ցանցեր (հաղորդակցության ինտերֆեյսներ), որոնք բոլորը կենտրոնացած են նույն շենքում (չիպ): Սա թույլ է տալիս ամբողջ համակարգին աշխատել մեկ սիլիկոնային չիպի վրա՝ հասնելով ավելի բարձր արդյունավետության և կատարողականության:
SiP (Համակարգը փաթեթում) - տարբեր չիպերի համադրություն
SiP տեխնոլոգիայի մոտեցումը տարբեր է։ Այն ավելի շատ նման է տարբեր գործառույթներով բազմաթիվ չիպերի փաթեթավորմանը նույն ֆիզիկական փաթեթի մեջ։ Այն կենտրոնանում է փաթեթավորման տեխնոլոգիայի միջոցով բազմաթիվ ֆունկցիոնալ չիպերի համադրման վրա, այլ ոչ թե դրանք SoC-ի նման մեկ չիպի մեջ ինտեգրելու վրա։ SiP-ն թույլ է տալիս բազմաթիվ չիպեր (պրոցեսորներ, հիշողություն, RF չիպեր և այլն) փաթեթավորել կողք կողքի կամ դարսել նույն մոդուլի մեջ՝ ձևավորելով համակարգային մակարդակի լուծում։
SiP-ի հայեցակարգը կարելի է համեմատել գործիքների տուփի հավաքման հետ: Գործիքների տուփը կարող է պարունակել տարբեր գործիքներ, ինչպիսիք են պտուտակահանները, մուրճերը և հորատիչները: Չնայած դրանք անկախ գործիքներ են, դրանք բոլորը միավորված են մեկ տուփում՝ հարմար օգտագործման համար: Այս մոտեցման առավելությունն այն է, որ յուրաքանչյուր գործիք կարող է մշակվել և արտադրվել առանձին, և դրանք կարող են «հավաքվել» համակարգային փաթեթի մեջ՝ անհրաժեշտության դեպքում ապահովելով ճկունություն և արագություն:
2. SoC-ի և SiP-ի տեխնիկական բնութագրերը և տարբերությունները
Ինտեգրման մեթոդի տարբերությունները.
SoC: Տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ (օրինակ՝ պրոցեսոր, հիշողություն, մուտք/ելք և այլն) նախագծված են անմիջապես նույն սիլիկոնային չիպի վրա: Բոլոր մոդուլներն ունեն նույն հիմքում ընկած գործընթացը և նախագծման տրամաբանությունը՝ կազմելով ինտեգրված համակարգ:
SiP: Տարբեր ֆունկցիոնալ չիպեր կարող են արտադրվել տարբեր գործընթացներով, այնուհետև միավորվել մեկ փաթեթավորման մոդուլում՝ օգտագործելով 3D փաթեթավորման տեխնոլոգիա՝ ֆիզիկական համակարգ ձևավորելու համար:
Դիզայնի բարդությունը և ճկունությունը.
SoC. Քանի որ բոլոր մոդուլները ինտեգրված են մեկ չիպի վրա, նախագծման բարդությունը շատ բարձր է, հատկապես տարբեր մոդուլների, ինչպիսիք են թվայինը, անալոգը, ռադիոհաճախականությունը և հիշողությունը, համագործակցային նախագծման համար: Սա պահանջում է, որ ինժեներները ունենան խորը միջտիրապետային նախագծման հնարավորություններ: Ավելին, եթե SoC-ի որևէ մոդուլի հետ կապված նախագծային խնդիր կա, ամբողջ չիպը կարող է վերաձևավորվել, ինչը զգալի ռիսկեր է առաջացնում:
SiP. Ի տարբերություն դրա, SiP-ն առաջարկում է ավելի մեծ նախագծային ճկունություն: Տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլները կարող են նախագծվել և ստուգվել առանձին՝ համակարգում փաթեթավորվելուց առաջ: Եթե մոդուլի հետ կապված խնդիր է առաջանում, միայն այդ մոդուլն է պետք փոխարինել՝ մյուս մասերը թողնելով անփոփոխ: Սա նաև թույլ է տալիս ավելի արագ մշակման արագություն և ավելի ցածր ռիսկեր՝ համեմատած SoC-ի հետ:
Գործընթացների համատեղելիություն և մարտահրավերներ.
SoC. Տարբեր գործառույթների, ինչպիսիք են թվայինը, անալոգը և ռադիոհաճախականությունը, ինտեգրումը մեկ չիպի վրա բախվում է գործընթացների համատեղելիության զգալի մարտահրավերների: Տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլները պահանջում են տարբեր արտադրական գործընթացներ. օրինակ՝ թվային սխեմաները պահանջում են բարձր արագությամբ, ցածր հզորությամբ գործընթացներ, մինչդեռ անալոգային սխեմաները կարող են պահանջել ավելի ճշգրիտ լարման կառավարում: Նույն չիպի վրա այս տարբեր գործընթացների միջև համատեղելիության հասնելը չափազանց դժվար է:
SiP. Փաթեթավորման տեխնոլոգիայի միջոցով SiP-ն կարող է ինտեգրել տարբեր գործընթացներով արտադրված չիպեր՝ լուծելով SoC տեխնոլոգիայի առջև ծառացած գործընթացների համատեղելիության խնդիրները: SiP-ն թույլ է տալիս մի քանի տարասեռ չիպեր համատեղ աշխատել նույն փաթեթավորման մեջ, սակայն փաթեթավորման տեխնոլոգիայի ճշգրտության պահանջները բարձր են:
Հետազոտության և զարգացման ցիկլը և ծախսերը.
SoC. Քանի որ SoC-ն պահանջում է բոլոր մոդուլների նախագծում և ստուգում զրոյից, նախագծման ցիկլն ավելի երկար է: Յուրաքանչյուր մոդուլ պետք է անցնի խիստ նախագծման, ստուգման և փորձարկման, և ընդհանուր մշակման գործընթացը կարող է տևել մի քանի տարի, ինչը հանգեցնում է բարձր ծախսերի: Այնուամենայնիվ, զանգվածային արտադրության մեջ մտնելուց հետո միավորի արժեքը ցածր է բարձր ինտեգրման շնորհիվ:
SiP. SiP-ի համար հետազոտությունների և զարգացման ցիկլն ավելի կարճ է: Քանի որ SiP-ն անմիջապես օգտագործում է առկա, ստուգված ֆունկցիոնալ չիպեր փաթեթավորման համար, այն կրճատում է մոդուլների վերաձևավորման համար անհրաժեշտ ժամանակը: Սա թույլ է տալիս ավելի արագ թողարկել արտադրանքը և զգալիորեն նվազեցնել հետազոտությունների և զարգացման ծախսերը:
Համակարգի կատարողականություն և չափս.
SoC. Քանի որ բոլոր մոդուլները գտնվում են նույն չիպի վրա, կապի ուշացումները, էներգիայի կորուստները և ազդանշանի խանգարումը նվազագույնի են հասցվում, ինչը SoC-ին տալիս է աննախադեպ առավելություն արտադրողականության և էներգիայի սպառման առումով: Դրա չափը նվազագույն է, ինչը այն հատկապես հարմար է դարձնում բարձր արտադրողականության և էներգիայի պահանջարկ ունեցող կիրառությունների համար, ինչպիսիք են սմարթֆոնները և պատկերի մշակման չիպերը:
SiP. Չնայած SiP-ի ինտեգրման մակարդակը SoC-ի համեմատ այնքան բարձր չէ, այն դեռևս կարող է կոմպակտ կերպով փաթեթավորել տարբեր չիպեր՝ օգտագործելով բազմաշերտ փաթեթավորման տեխնոլոգիա, ինչը հանգեցնում է ավելի փոքր չափի՝ համեմատած ավանդական բազմակի չիպային լուծումների հետ: Ավելին, քանի որ մոդուլները ֆիզիկապես փաթեթավորված են, այլ ոչ թե ինտեգրված նույն սիլիկոնային չիպի վրա, չնայած որ արտադրողականությունը կարող է չհամապատասխանել SoC-ի կատարողականությանը, այն դեռևս կարող է բավարարել կիրառությունների մեծ մասի կարիքները:
3. SoC-ի և SiP-ի կիրառման սցենարներ
SoC-ի կիրառման սցենարներ՝
SoC-ն սովորաբար հարմար է չափերի, էներգիայի սպառման և արտադրողականության բարձր պահանջներ ունեցող ոլորտների համար: Օրինակ՝
Սմարթֆոններ. Սմարթֆոնների պրոցեսորները (օրինակ՝ Apple-ի A-շարքի չիպերը կամ Qualcomm-ի Snapdragon-ը) սովորաբար բարձր ինտեգրված SoC-ներ են, որոնք ներառում են CPU, GPU, արհեստական բանականության մշակող միավորներ, կապի մոդուլներ և այլն, որոնք պահանջում են ինչպես հզոր կատարողականություն, այնպես էլ ցածր էներգիայի սպառում:
Պատկերի մշակում. թվային տեսախցիկներում և անօդաչու թռչող սարքերում պատկերի մշակման սարքերը հաճախ պահանջում են ուժեղ զուգահեռ մշակման հնարավորություններ և ցածր լատենտություն, ինչը SoC-ն կարող է արդյունավետորեն ապահովել։
Բարձր արդյունավետությամբ ներդրված համակարգեր. SoC-ն հատկապես հարմար է էներգաարդյունավետության խիստ պահանջներ ունեցող փոքր սարքերի համար, ինչպիսիք են IoT սարքերը և կրելի սարքերը:
SiP-ի կիրառման սցենարներ՝
SiP-ն ունի կիրառման ավելի լայն շրջանակի սցենարներ, որոնք հարմար են արագ զարգացում և բազմաֆունկցիոնալ ինտեգրացիա պահանջող ոլորտների համար, ինչպիսիք են՝
Հաղորդակցման սարքավորումներ. Բազային կայանների, ռաութերների և այլնի համար SiP-ն կարող է ինտեգրել բազմաթիվ ռադիոհաճախականության և թվային ազդանշանի պրոցեսորներ՝ արագացնելով արտադրանքի մշակման ցիկլը։
Սպառողական էլեկտրոնիկա. արագ թարմացման ցիկլեր ունեցող խելացի ժամացույցների և Bluetooth ականջակալների նման ապրանքների համար SiP տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ավելի արագ թողարկել նոր հնարավորություններով ապրանքներ։
Ավտոմոբիլային էլեկտրոնիկա. Ավտոմոբիլային համակարգերում կառավարման մոդուլները և ռադարային համակարգերը կարող են օգտագործել SiP տեխնոլոգիան՝ տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ արագ ինտեգրելու համար:
4. SoC-ի և SiP-ի ապագա զարգացման միտումները
SoC զարգացման միտումները.
SoC-ն կշարունակի զարգանալ դեպի ավելի բարձր ինտեգրացիա և տարասեռ ինտեգրացիա, որը հնարավոր է ներառի արհեստական բանականության պրոցեսորների, 5G կապի մոդուլների և այլ գործառույթների ավելի մեծ ինտեգրացիա, ինչը կխթանի ինտելեկտուալ սարքերի հետագա զարգացումը։
SiP-ի զարգացման միտումները.
SiP-ն ավելի ու ավելի կհիմնվի առաջադեմ փաթեթավորման տեխնոլոգիաների վրա, ինչպիսիք են 2.5D և 3D փաթեթավորման առաջընթացները, որպեսզի տարբեր գործընթացներով և գործառույթներով չիպերը միասին սերտորեն փաթեթավորի՝ արագ փոփոխվող շուկայի պահանջները բավարարելու համար։
5. Եզրակացություն
SoC-ն ավելի շատ նման է բազմաֆունկցիոնալ գերերկաթե կառուցման, որը կենտրոնացնում է բոլոր ֆունկցիոնալ մոդուլները մեկ նախագծում, հարմար է կատարողականության, չափի և էներգիայի սպառման չափազանց բարձր պահանջներ ունեցող կիրառությունների համար: Մյուս կողմից, SiP-ն նման է տարբեր ֆունկցիոնալ չիպերի «փաթեթավորմանը» մեկ համակարգում, ավելի շատ կենտրոնանալով ճկունության և արագ զարգացման վրա, հատկապես հարմար է սպառողական էլեկտրոնիկայի համար, որը պահանջում է արագ թարմացումներ: Երկուսն էլ ունեն իրենց ուժեղ կողմերը. SoC-ն շեշտը դնում է համակարգի օպտիմալ աշխատանքի և չափի օպտիմալացման վրա, մինչդեռ SiP-ն ընդգծում է համակարգի ճկունությունը և մշակման ցիկլի օպտիմալացումը:
Հրապարակման ժամանակը. Հոկտեմբերի 28-2024