Tiek SOC („System on Chip“), tiek SIP (pakuotės sistema) yra svarbūs šiuolaikinių integruotų grandinių kūrimo etapai, leidžiantys naudoti elektroninių sistemų miniatiūrizavimą, efektyvumą ir integraciją.
1. SOC ir SIP apibrėžimai ir pagrindinės sąvokos
SOC (sistema ant lusto) - visos sistemos integravimas į vieną lustą
SOC yra tarsi dangoraižis, kuriame visi funkciniai moduliai yra suprojektuoti ir integruoti į tą pačią fizinę lustą. Pagrindinė SOC idėja yra integruoti visus pagrindinius elektroninės sistemos komponentus, įskaitant procesorių (CPU), atmintį, ryšio modulius, analogines grandines, jutiklio sąsajas ir įvairius kitus funkcinius modulius į vieną lustą. SOC pranašumai yra aukštas integracijos ir mažo dydžio lygis, suteikiantis didelę naudą našumui, energijos suvartojimui ir matmenims, todėl jis yra ypač tinkamas didelio našumo, energijos jautriems produktams. „Apple“ išmaniųjų telefonų procesoriai yra SOC lustų pavyzdžiai.
Norėdami iliustruoti, SOC yra tarsi „super pastatas“ mieste, kuriame visos funkcijos yra suprojektuotos viduje, o įvairūs funkciniai moduliai yra tarsi skirtingi aukštai: kai kurios yra biurų sritys (perdirbėjai), kai kurios yra pramogų zonos (atmintis), o kai kurie - ryšių tinklai (ryšių sąsajos), visos sutelktos tame pačiame pastate (lustas). Tai leidžia visai sistemai veikti ant vieno silicio lusto, pasiekiant didesnį efektyvumą ir našumą.
SIP (sistema pakuotėje) - derinant skirtingus lustus kartu
SIP technologijos požiūris yra skirtingas. Tai labiau primena daugybę lustų su skirtingomis funkcijomis toje pačioje fizinėje pakuotėje. Daugiausia dėmesio skiriama kelių funkcinių lustų derinimui naudojant pakavimo technologiją, o ne integruoti juos į vieną lustą, pavyzdžiui, SOC. SIP leidžia keliems lustai (procesoriai, atmintis, RF lustai ir kt.) Bus supakuoti vienas šalia kito arba sukrauti tame pačiame modulyje, sudarant sistemos lygio sprendimą.
SIP sąvoką galima prilyginti įrankių rinkinio surinkimui. Įrankių dėžėje gali būti įvairių įrankių, tokių kaip atsuktuvai, plaktukai ir grąžtai. Nors jie yra nepriklausomi įrankiai, jie visi yra vieningi vienoje dėžutėje, kad būtų patogu naudoti. Šio požiūrio pranašumas yra tas, kad kiekvienas įrankis gali būti sukurtas ir gaminamas atskirai, ir jie gali būti „surinkti“ į sistemos paketą, jei reikia, užtikrinant lankstumą ir greitį.
2. Techninės charakteristikos ir skirtumai tarp SOC ir SIP
Integracijos metodo skirtumai:
SOC: Skirtingi funkciniai moduliai (pvz., CPU, atmintis, I/O ir kt.) Yra tiesiogiai suprojektuoti ant tos pačios silicio lusto. Visi moduliai turi tą patį pagrindinį procesą ir projektavimo logiką, sudarydami integruotą sistemą.
SIP: Skirtingi funkciniai lustai gali būti gaminami naudojant skirtingus procesus, o po to sujungti į vieną pakavimo modulį, naudojant 3D pakavimo technologiją, kad būtų suformuota fizinė sistema.
Dizaino sudėtingumas ir lankstumas:
SOC: Kadangi visi moduliai yra integruoti į vieną lustą, dizaino sudėtingumas yra labai didelis, ypač atsižvelgiant į skirtingų modulių, tokių kaip skaitmeninis, analoginis, RF ir atmintis, bendradarbiavimo dizainui. Tam reikia, kad inžinieriai turėtų gilias kryžminio domeno projektavimo galimybes. Be to, jei kyla dizaino problema su bet kokiu SOC moduliu, visą lustą gali tekti pertvarkyti, o tai kelia didelę riziką.
SIP: Priešingai, SIP siūlo didesnį dizaino lankstumą. Skirtingi funkciniai moduliai gali būti suprojektuoti ir patikrinti atskirai, prieš supakuojant į sistemą. Jei problema kyla naudojant modulį, reikia pakeisti tik tą modulį, paliekant kitas dalis nepaveiktas. Tai taip pat leidžia spartesnį vystymosi greitį ir mažesnę riziką, palyginti su SOC.
Proceso suderinamumas ir iššūkiai:
SOC: Įvairių funkcijų, tokių kaip skaitmeninis, analoginis ir RF, integravimas į vieną lustą susiduria su dideliais proceso suderinamumo iššūkiais. Skirtingi funkciniai moduliai reikalauja skirtingų gamybos procesų; Pvz., Skaitmeninėms grandinėms reikalingi greitaeigiai, mažos galios procesai, tuo tarpu analoginėms grandinėms gali reikėti tiksliau valdyti įtampą. Labai sunku pasiekti šių skirtingų procesų suderinamumą tarp toje pačioje luste.
SIP: Naudodama pakuotės technologiją, SIP gali integruoti lustus, pagamintus naudojant skirtingus procesus, sprendžiant proceso suderinamumo problemas, su kuriomis susiduria SOC technologija. SIP leidžia kelis nevienalyčius lustus dirbti kartu toje pačioje pakuotėje, tačiau tikslūs pakavimo technologijos reikalavimai yra aukšti.
MTTP ciklas ir išlaidos:
SOC: Kadangi SOC reikalauja projektuoti ir patikrinti visus modulius nuo nulio, projektavimo ciklas yra ilgesnis. Kiekvienas modulis turi būti griežtas projektavimas, patikrinimas ir bandymas, o bendras kūrimo procesas gali užtrukti keletą metų, todėl išlaidos gali būti didelės. Tačiau dėl masinės gamybos vieneto kaina yra mažesnė dėl didelės integracijos.
SIP: R&D ciklas yra trumpesnis SIP. Kadangi SIP tiesiogiai naudoja esamus, patikrintus funkcinius lustus pakuotėms, tai sumažina modulio pertvarkymo laiką reikalingą laiką. Tai leidžia greičiau paleisti produktus ir žymiai sumažina mokslinių tyrimų ir plėtros išlaidas.
Sistemos veikimas ir dydis:
SOC: Kadangi visi moduliai yra tame pačiame luste, komunikacijos vėlavimai, energijos nuostoliai ir signalo trukdžiai yra minimizuojami, todėl SOC suteikia neprilygstamą pranašumą veikiant ir suvartojant energiją. Jo dydis yra minimalus, todėl jis yra ypač tinkamas programoms, turinčioms aukšto našumo ir galios reikalavimus, tokius kaip išmanieji telefonai ir vaizdo apdorojimo lustai.
SIP: Nors SIP integracijos lygis nėra toks aukštas kaip SOC, jis vis tiek gali kompaktiškai supakuoti skirtingus lustus kartu, naudojant kelių sluoksnių pakuočių technologiją, todėl mažesnis dydis, palyginti su tradiciniais daugialypiais sprendimais. Be to, kadangi moduliai yra fiziškai supakuoti, o ne integruoti į tą patį silicio lustą, tuo tarpu našumas gali neatitikti SOC, jis vis tiek gali patenkinti daugelio programų poreikius.
3. SOC ir SIP paraiškos scenarijai
Taikymo scenarijai SOC:
Paprastai SOC yra tinkamas laukams, kuriems yra dideli reikalavimai dėl dydžio, energijos suvartojimo ir našumo. Pavyzdžiui:
Išmanieji telefonai: Išmaniųjų telefonų procesoriai (pvz., „Apple“ A serijos lustai arba „Qualcomm“ „Snapdragon“) paprastai yra labai integruoti SOC, kuriuose yra CPU, GPU, AI apdorojimo įrenginiai, ryšio moduliai ir kt., Reikalaujantys ir galingų našumo, ir mažos energijos suvartojimo.
Vaizdo apdorojimas: Skaitmeniniuose fotoaparatuose ir dronuose vaizdo apdorojimo įrenginiams dažnai reikia stiprių lygiagrečių apdorojimo galimybių ir mažo vėlavimo, kurį SOC gali efektyviai pasiekti.
Aukštos kokybės įterptosios sistemos: SOC ypač tinka mažiems įrenginiams, turintiems griežtus energijos vartojimo efektyvumo reikalavimus, tokius kaip IoT įrenginiai ir nešiojamieji daiktai.
SIP paraiškos scenarijai:
SIP turi platesnį taikymo scenarijų spektrą, tinkantį laukams, kuriems reikalingas greitas tobulinimas ir daugiafunkcinė integracija, pavyzdžiui::
Ryšio įranga: bazinėms stotyse, maršrutizatoriams ir kt., SIP gali integruoti kelis RF ir skaitmeninių signalų procesorius, pagreitindami produkto kūrimo ciklą.
Vartojimo elektronika: tokiems produktams kaip „Smartwatches“ ir „Bluetooth“ ausinės, kurių greito atnaujinimo ciklai yra „SIP“ technologija, leidžia greičiau paleisti naujus funkcijų produktus.
Automobilių elektronika: Valdymo moduliai ir radaro sistemos automobilių sistemose gali naudoti SIP technologiją, kad greitai integruotų skirtingus funkcinius modulius.
4. Ateities SOC ir SIP plėtros tendencijos
SOC vystymosi tendencijos:
„Soc“ toliau vystysis aukštesnės integracijos ir nevienalytės integracijos link, galbūt apimdama daugiau AI procesorių, 5G ryšio modulių ir kitų funkcijų integracijos, skatinančios tolesnę intelektualių prietaisų raidą.
SIP plėtros tendencijos:
SIP vis labiau remsis pažangiomis pakuočių technologijomis, tokiomis kaip 2.5D ir 3D pakuočių pažanga, kad būtų sandariai supakuoti lustus su skirtingais procesais ir funkcijomis, kad būtų patenkinti greitai besikeičiantys rinkos poreikiai.
5. Išvada
„SOC“ labiau panašus į daugiafunkcinio super dangoraižio kūrimą, koncentruojant visus funkcinius modulius viename dizaine, tinkamu pritaikytiems ypač dideliems reikalavimams, skirtiems našumui, dydžiui ir energijos suvartojimui. Kita vertus, SIP yra tarsi „pakavimo“ skirtingos funkcinės lustos į sistemą, daugiau dėmesio skiriant lankstumui ir greitam vystymuisi, ypač tinkamam vartotojui elektronikai, kurioms reikia greitai atnaujinti. Abu turi savo stipriąsias puses: SOC pabrėžia optimalų sistemos veikimą ir dydžio optimizavimą, o SIP pabrėžia sistemos lankstumą ir kūrimo ciklo optimizavimą.
Pašto laikas: 2012 m. Spalio 28 d