SiP技术
发布时间:2011/8/25 10:15:01 访问次数:3350
1.SiP及其特点 OP292GS-REEL
系统级封装(system in a package,SiP)是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的系统功能。与之相对应的SoC(system on a chip)称为系统级芯片,是指把系统电路集成在一个芯片上。SiP与SoC的主要差别是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式,而SoC则是高度集成的单芯片产品。
SiP内集成的芯片种类和数量,完全取决于市场的需求,即实际电子产品设计中对系统模块的要求,如图5.5.3(a)所示,将不同功能的芯片,如CPU、ASIC、AD/DA、RF、ROM、Porwer IC等集成到相应封装内,就形成不同的SiP模块或整机电路。
从封装外形上,SiP与SoC可能无法区分(虽然从理论上说SoC封装外形应该比SiP小,但对于比较复杂的SoC和采用3D封装的SiP可能就相差无几了)。但封装内部,SiP至少包括两个芯片,也许还有无源元件.芯片的布局可以是2D排列或3D堆叠,也可以是二者混合,如图5.5.3(b)所示。
2.SiP系统封装的优势
理论上说,SoC具有高性能、高集成度、高速度、高效率、更小的封装外形,以及大批量生产的成本优势。但实际上由于以下原因,SoC的优势并不能充分发挥:
①电子产品小排量、多品种的趋势;
②Si、GaAs、SiGe等不同的半导体工艺难以在一个芯片形成;
③SoC设计周期到量产周期比较长;
④无源元件、天线、振荡器、滤波器等难以整合到芯片内。
SiP的优缺点正好与SoC相反,特别是可以把不同半导体工艺整合在一个封装内的优势,SoC无法与之相比。
另一方面,随着封装技术不断发展,特别是3D IC技术趋于成熟,使SiP不仅在小批量、多品种的灵活性优势明显,而且封装外形也可与SoC相比。所以SiP系统封装越来越受到市场的青睐,应用越来越广泛。
但在另外一些领域,例如工业及大批量应用中,SoC的发展将能有效改善未来电子产品的效能要求。因此SoC与SiP未来将是优势互补、相映生辉,而不是一种技术打败或代替另一种技术。
3.SiP封装的分类
国际半导体技术发展蓝图(ITRS)按照系统封装内芯片/器件的放置方式分为三种类型,分别是平面放置(2D)、堆叠结构(3D)和内埋结构。
1)平面放置
平面放置是在二维方向的装配,其基板为有机层压板、陶瓷、玻璃或硅片。封装内的器件为引线键合、离散的CSP或一些无源元件,如图5.5.4所示。
2)堆叠结构(3D)
如图5.5.5所示,芯片/器件在封装内3D装配,可以是芯片和芯片的堆叠,也可以是器件和器件之间的堆叠。
3)内埋结构
内埋指的是将一些无源元件和晶片嵌入印制电路板或聚合体中,可以是一层,也可以是多个功能层的堆叠。如图5.5.6所示是多层嵌入无源元件和晶片的复杂封装结构。
4.SiP系统应用实例
系统封装在医疗电子、汽车电子、功率模块、图像感应器、手机、全球定位系统、蓝牙等方面的应用越来越多。从发展的趋势来看,内置器件已由引线键合逐渐转向倒装晶片,由2D装配转变为3D堆叠装配。图5.5.7所示为SiP系统的部分应用实例。
1.SiP及其特点 OP292GS-REEL
系统级封装(system in a package,SiP)是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的系统功能。与之相对应的SoC(system on a chip)称为系统级芯片,是指把系统电路集成在一个芯片上。SiP与SoC的主要差别是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式,而SoC则是高度集成的单芯片产品。
SiP内集成的芯片种类和数量,完全取决于市场的需求,即实际电子产品设计中对系统模块的要求,如图5.5.3(a)所示,将不同功能的芯片,如CPU、ASIC、AD/DA、RF、ROM、Porwer IC等集成到相应封装内,就形成不同的SiP模块或整机电路。
从封装外形上,SiP与SoC可能无法区分(虽然从理论上说SoC封装外形应该比SiP小,但对于比较复杂的SoC和采用3D封装的SiP可能就相差无几了)。但封装内部,SiP至少包括两个芯片,也许还有无源元件.芯片的布局可以是2D排列或3D堆叠,也可以是二者混合,如图5.5.3(b)所示。
2.SiP系统封装的优势
理论上说,SoC具有高性能、高集成度、高速度、高效率、更小的封装外形,以及大批量生产的成本优势。但实际上由于以下原因,SoC的优势并不能充分发挥:
①电子产品小排量、多品种的趋势;
②Si、GaAs、SiGe等不同的半导体工艺难以在一个芯片形成;
③SoC设计周期到量产周期比较长;
④无源元件、天线、振荡器、滤波器等难以整合到芯片内。
SiP的优缺点正好与SoC相反,特别是可以把不同半导体工艺整合在一个封装内的优势,SoC无法与之相比。
另一方面,随着封装技术不断发展,特别是3D IC技术趋于成熟,使SiP不仅在小批量、多品种的灵活性优势明显,而且封装外形也可与SoC相比。所以SiP系统封装越来越受到市场的青睐,应用越来越广泛。
但在另外一些领域,例如工业及大批量应用中,SoC的发展将能有效改善未来电子产品的效能要求。因此SoC与SiP未来将是优势互补、相映生辉,而不是一种技术打败或代替另一种技术。
3.SiP封装的分类
国际半导体技术发展蓝图(ITRS)按照系统封装内芯片/器件的放置方式分为三种类型,分别是平面放置(2D)、堆叠结构(3D)和内埋结构。
1)平面放置
平面放置是在二维方向的装配,其基板为有机层压板、陶瓷、玻璃或硅片。封装内的器件为引线键合、离散的CSP或一些无源元件,如图5.5.4所示。
2)堆叠结构(3D)
如图5.5.5所示,芯片/器件在封装内3D装配,可以是芯片和芯片的堆叠,也可以是器件和器件之间的堆叠。
3)内埋结构
内埋指的是将一些无源元件和晶片嵌入印制电路板或聚合体中,可以是一层,也可以是多个功能层的堆叠。如图5.5.6所示是多层嵌入无源元件和晶片的复杂封装结构。
4.SiP系统应用实例
系统封装在医疗电子、汽车电子、功率模块、图像感应器、手机、全球定位系统、蓝牙等方面的应用越来越多。从发展的趋势来看,内置器件已由引线键合逐渐转向倒装晶片,由2D装配转变为3D堆叠装配。图5.5.7所示为SiP系统的部分应用实例。
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