Ե՛վ SoC-ը (System on Chip), և՛ SiP-ը (System in Package) ժամանակակից ինտեգրված սխեմաների մշակման կարևոր իրադարձություններ են՝ հնարավորություն տալով փոքրացնել, արդյունավետություն և էլեկտրոնային համակարգերի ինտեգրում:
1. SoC-ի և SiP-ի սահմանումներ և հիմնական հասկացություններ
SoC (System on Chip) - Ամբողջ համակարգը ինտեգրում է մեկ չիպի մեջ
SoC-ը նման է երկնաքերի, որտեղ բոլոր ֆունկցիոնալ մոդուլները նախագծված և ինտեգրված են նույն ֆիզիկական չիպի մեջ: SoC-ի հիմնական գաղափարն է ինտեգրել էլեկտրոնային համակարգի բոլոր հիմնական բաղադրիչները, ներառյալ պրոցեսորը (CPU), հիշողությունը, կապի մոդուլները, անալոգային սխեմաները, սենսորային միջերեսները և տարբեր այլ ֆունկցիոնալ մոդուլներ մեկ չիպի վրա: SoC-ի առավելությունները կայանում են նրա ինտեգրման բարձր մակարդակի և փոքր չափի մեջ՝ ապահովելով զգալի առավելություններ կատարողականության, էներգիայի սպառման և չափսերի մեջ, ինչը հատկապես հարմար է դարձնում բարձր արդյունավետության, էներգիայի նկատմամբ զգայուն արտադրանքների համար: Apple սմարթֆոնների պրոցեսորները SoC չիպերի օրինակներ են:
Օրինակ՝ SoC-ը նման է «սուպերշենքի» քաղաքում, որտեղ բոլոր գործառույթները նախատեսված են ներսում, և տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ նման են տարբեր հարկերի. կապի ցանցեր (հաղորդակցման ինտերֆեյսներ), բոլորը կենտրոնացած են նույն շենքում (չիպ): Սա թույլ է տալիս ամբողջ համակարգին աշխատել մեկ սիլիկոնային չիպի վրա՝ հասնելով ավելի բարձր արդյունավետության և կատարողականության:
SiP (System in Package) - Տարբեր չիպերի համատեղում
SiP տեխնոլոգիայի մոտեցումը տարբեր է. Դա ավելի շատ նման է նույն ֆիզիկական փաթեթի մեջ տարբեր գործառույթներով բազմաթիվ չիպերի փաթեթավորման: Այն կենտրոնանում է փաթեթավորման տեխնոլոգիայի միջոցով մի քանի ֆունկցիոնալ չիպերի համադրման վրա, այլ ոչ թե դրանք ինտեգրելու SoC-ի նման մեկ չիպի մեջ: SiP-ը թույլ է տալիս մի քանի չիպերի (պրոցեսորներ, հիշողություն, ՌԴ չիպսեր և այլն) փաթեթավորել կողք կողքի կամ շարել նույն մոդուլի մեջ՝ ձևավորելով համակարգի մակարդակի լուծում:
SiP-ի հայեցակարգը կարելի է համեմատել գործիքների տուփի հավաքման հետ: Գործիքների տուփը կարող է պարունակել տարբեր գործիքներ, ինչպիսիք են պտուտակահանները, մուրճերը և գայլիկոնները: 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 ըստ անհրաժեշտության՝ ապահովելով ճկունություն և արագություն:
2. Տեխնիկական բնութագրերը և տարբերությունները SoC-ի և SiP-ի միջև
Ինտեգրման մեթոդի տարբերությունները.
SoC. Տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ (օրինակ՝ CPU, հիշողություն, I/O և այլն) ուղղակիորեն նախագծված են նույն սիլիկոնային չիպի վրա: Բոլոր մոդուլները կիսում են նույն հիմքում ընկած գործընթացը և նախագծման տրամաբանությունը՝ ձևավորելով ինտեգրված համակարգ:
SiP. Տարբեր ֆունկցիոնալ չիպեր կարող են արտադրվել՝ օգտագործելով տարբեր գործընթացներ, այնուհետև միավորվել մեկ փաթեթավորման մոդուլում՝ օգտագործելով 3D փաթեթավորման տեխնոլոգիա՝ ֆիզիկական համակարգ ձևավորելու համար:
Դիզայնի բարդություն և ճկունություն.
SoC. Քանի որ բոլոր մոդուլները ինտեգրված են մեկ չիպի վրա, դիզայնի բարդությունը շատ բարձր է, հատկապես տարբեր մոդուլների համատեղ նախագծման համար, ինչպիսիք են թվային, անալոգային, ՌԴ-ն և հիշողությունը: Սա պահանջում է ինժեներներից ունենալ խորը խաչաձեւ տիրույթի նախագծման հնարավորություններ: Ավելին, եթե SoC-ում որևէ մոդուլի հետ կապված նախագծման խնդիր կա, հնարավոր է, որ ամբողջ չիպը վերանախագծվի, ինչը զգալի ռիսկեր է պարունակում:
SiP. Ի հակադրություն, SiP-ն առաջարկում է դիզայնի ավելի մեծ ճկունություն: Տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ կարող են նախագծվել և ստուգվել առանձին՝ համակարգում փաթեթավորվելուց առաջ: Եթե մոդուլի հետ կապված խնդիր է առաջանում, միայն այդ մոդուլը պետք է փոխարինվի՝ մնացած մասերը թողնելով անփոփոխ: Սա նաև թույլ է տալիս ավելի արագ զարգացման արագություններ և ավելի ցածր ռիսկեր՝ համեմատած SoC-ի հետ:
Գործընթացների համատեղելիություն և մարտահրավերներ.
SoC. Տարբեր գործառույթների, ինչպիսիք են թվային, անալոգային և ռադիոհաղորդումները մեկ չիպի վրա ինտեգրվելը, գործընթացների համատեղելիության զգալի մարտահրավերների է բախվում: Տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ պահանջում են տարբեր արտադրական գործընթացներ. Օրինակ՝ թվային սխեմաներին անհրաժեշտ են բարձր արագությամբ, ցածր էներգիայի գործընթացներ, մինչդեռ անալոգային սխեմաները կարող են պահանջել լարման ավելի ճշգրիտ կառավարում: Միևնույն չիպի վրա այս տարբեր գործընթացների միջև համատեղելիության հասնելը չափազանց դժվար է:
SiP. Փաթեթավորման տեխնոլոգիայի միջոցով SiP-ը կարող է ինտեգրել տարբեր գործընթացների օգտագործմամբ արտադրված չիպեր՝ լուծելով SoC տեխնոլոգիայի հետ կապված գործընթացների համատեղելիության խնդիրները: SiP-ը թույլ է տալիս մի քանի տարասեռ չիպերին միասին աշխատել նույն փաթեթում, սակայն փաթեթավորման տեխնոլոգիայի ճշգրտության պահանջները բարձր են:
R&D ցիկլ և ծախսեր.
SoC. Քանի որ SoC-ը պահանջում է զրոյից նախագծել և ստուգել բոլոր մոդուլները, նախագծման ցիկլը ավելի երկար է: Յուրաքանչյուր մոդուլ պետք է ենթարկվի խիստ նախագծման, ստուգման և փորձարկման, իսկ զարգացման ընդհանուր գործընթացը կարող է տևել մի քանի տարի, ինչը կհանգեցնի բարձր ծախսերի: Այնուամենայնիվ, զանգվածային արտադրության դեպքում միավորի արժեքն ավելի ցածր է բարձր ինտեգրման պատճառով:
SiP. R&D ցիկլը SiP-ի համար ավելի կարճ է: Քանի որ SiP-ն ուղղակիորեն օգտագործում է առկա, ստուգված ֆունկցիոնալ չիպերը փաթեթավորման համար, այն նվազեցնում է մոդուլի վերանախագծման համար անհրաժեշտ ժամանակը: Սա թույլ է տալիս արտադրանքի ավելի արագ թողարկում և զգալիորեն նվազեցնում R&D ծախսերը:
Համակարգի կատարումը և չափը.
SoC. Քանի որ բոլոր մոդուլները միևնույն չիպի վրա են, կապի հետաձգումները, էներգիայի կորուստները և ազդանշանային միջամտությունը նվազագույնի են հասցվում՝ SoC-ին տալով անզուգական առավելություն կատարողականության և էներգիայի սպառման առումով: Դրա չափը նվազագույն է, ինչը հատկապես հարմար է այն ծրագրերի համար, որոնք ունեն բարձր կատարողականություն և էներգիայի պահանջներ, ինչպիսիք են սմարթֆոնները և պատկերի մշակման չիպերը:
SiP. Թեև SiP-ի ինտեգրման մակարդակը այնքան էլ բարձր չէ, որքան SoC-ը, այն դեռ կարող է կոմպակտ կերպով փաթեթավորել տարբեր չիպեր՝ օգտագործելով բազմաշերտ փաթեթավորման տեխնոլոգիան, 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, մինչդեռ կատարումը կարող է չհամընկնել SoC-ի հետ, այն դեռ կարող է բավարարել հավելվածների մեծ մասի կարիքները:
3. Կիրառման սցենարներ SoC-ի և SiP-ի համար
SoC-ի կիրառման սցենարներ.
SoC-ը սովորաբար հարմար է չափի, էներգիայի սպառման և կատարողականի բարձր պահանջներ ունեցող դաշտերի համար: Օրինակ՝
Սմարթֆոններ. Սմարթֆոնների պրոցեսորները (օրինակ՝ Apple-ի A-series չիպերը կամ Qualcomm-ի Snapdragon-ը) սովորաբար բարձր ինտեգրված SoC-ներ են, որոնք ներառում են պրոցեսոր, GPU, AI մշակման միավորներ, կապի մոդուլներ և այլն, որոնք պահանջում են ինչպես հզոր կատարում, այնպես էլ ցածր էներգիայի սպառում:
Պատկերի մշակում. թվային տեսախցիկներում և անօդաչու սարքերում պատկերի մշակման միավորները հաճախ պահանջում են ուժեղ զուգահեռ մշակման հնարավորություններ և ցածր ուշացում, ինչը SoC-ն կարող է արդյունավետորեն հասնել:
Բարձր արդյունավետությամբ ներկառուցված համակարգեր. SoC-ը հատկապես հարմար է փոքր սարքերի համար, որոնք ունեն էներգաարդյունավետության խիստ պահանջներ, ինչպիսիք են IoT սարքերը և կրելի սարքերը:
SiP-ի կիրառման սցենարներ.
SiP-ն ունի կիրառական սցենարների ավելի լայն շրջանակ՝ հարմար ոլորտների համար, որոնք պահանջում են արագ զարգացում և բազմաֆունկցիոնալ ինտեգրում, ինչպիսիք են՝
Հաղորդակցման սարքավորումներ. բազային կայանների, երթուղիչների և այլնի համար SiP-ը կարող է ինտեգրել մի քանի ՌԴ և թվային ազդանշանային պրոցեսորներ՝ արագացնելով արտադրանքի զարգացման ցիկլը:
Սպառողական էլեկտրոնիկա. այնպիսի ապրանքների համար, ինչպիսիք են խելացի ժամացույցները և Bluetooth ականջակալները, որոնք ունեն արագ արդիականացման ցիկլեր, SiP տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ավելի արագ գործարկել նոր գործառույթների արտադրանքները:
Ավտոմոբիլային Էլեկտրոնիկա. Ավտոմոբիլային համակարգերում կառավարման մոդուլները և ռադարային համակարգերը կարող են օգտագործել SiP տեխնոլոգիան՝ արագորեն ինտեգրելու տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ:
4. SoC-ի և SiP-ի ապագա զարգացման միտումները
SoC զարգացման միտումները.
SoC-ը կշարունակի զարգանալ դեպի ավելի բարձր ինտեգրում և տարասեռ ինտեգրում, որը կարող է ներառել AI պրոցեսորների, 5G կապի մոդուլների և այլ գործառույթների ավելի մեծ ինտեգրում, ինչը խթանում է խելացի սարքերի հետագա զարգացումը:
SiP-ի զարգացման միտումները.
SiP-ն ավելի ու ավելի կհիմնվի փաթեթավորման առաջադեմ տեխնոլոգիաների վրա, ինչպիսիք են 2.5D և 3D փաթեթավորման առաջընթացը, որպեսզի սերտորեն փաթեթավորի չիպսերը տարբեր գործընթացներով և գործառույթներով՝ բավարարելու արագ փոփոխվող շուկայի պահանջները:
5. Եզրակացություն
SoC-ն ավելի շատ նման է բազմաֆունկցիոնալ սուպեր երկնաքերի կառուցմանը, որը կենտրոնացնում է բոլոր ֆունկցիոնալ մոդուլները մեկ դիզայնի մեջ, որը հարմար է կատարման, չափի և էներգիայի սպառման չափազանց բարձր պահանջներ ունեցող հավելվածների համար: Մյուս կողմից, SiP-ը նման է տարբեր ֆունկցիոնալ չիպերի «փաթեթավորման» համակարգի մեջ՝ 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 ընդգծում է համակարգի օպտիմալ կատարումը և չափի օպտիմալացումը, մինչդեռ SiP-ն կարևորում է համակարգի ճկունությունը և զարգացման ցիկլի օպտիմալացումը:
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտ-28-2024