Kedua-dua SoC (System on Chip) dan SiP (System in Package) adalah peristiwa penting dalam pembangunan litar bersepadu moden, membolehkan pengecilan, kecekapan dan penyepaduan sistem elektronik.
1. Definisi dan Konsep Asas SoC dan SiP
SoC (System on Chip) - Mengintegrasikan keseluruhan sistem ke dalam satu cip
SoC adalah seperti bangunan pencakar langit, di mana semua modul berfungsi direka bentuk dan disepadukan ke dalam cip fizikal yang sama. Idea teras SoC adalah untuk menyepadukan semua komponen teras sistem elektronik, termasuk pemproses (CPU), memori, modul komunikasi, litar analog, antara muka penderia dan pelbagai modul berfungsi lain, ke dalam satu cip. Kelebihan SoC terletak pada tahap penyepaduan yang tinggi dan saiznya yang kecil, memberikan manfaat yang ketara dalam prestasi, penggunaan kuasa dan dimensi, menjadikannya sangat sesuai untuk produk sensitif kuasa berprestasi tinggi. Pemproses dalam telefon pintar Apple adalah contoh cip SoC.
Untuk menggambarkan, SoC adalah seperti "bangunan super" di sebuah bandar, di mana semua fungsi direka bentuk di dalam, dan pelbagai modul berfungsi adalah seperti tingkat yang berbeza: sesetengahnya adalah kawasan pejabat (pemproses), sesetengahnya adalah kawasan hiburan (memori), dan sesetengahnya adalah rangkaian komunikasi (antara muka komunikasi), semuanya tertumpu di bangunan yang sama (cip). Ini membolehkan keseluruhan sistem beroperasi pada cip silikon tunggal, mencapai kecekapan dan prestasi yang lebih tinggi.
SiP (System in Package) - Menggabungkan cip yang berbeza bersama-sama
Pendekatan teknologi SiP adalah berbeza. Ia lebih seperti membungkus berbilang cip dengan fungsi berbeza dalam pakej fizikal yang sama. Ia memberi tumpuan kepada menggabungkan berbilang cip berfungsi melalui teknologi pembungkusan dan bukannya menyepadukannya ke dalam satu cip seperti SoC. SiP membenarkan berbilang cip (pemproses, memori, cip RF, dll.) untuk dibungkus bersebelahan atau disusun dalam modul yang sama, membentuk penyelesaian peringkat sistem.
Konsep SiP boleh diibaratkan seperti memasang kotak peralatan. Kotak alat boleh mengandungi alatan yang berbeza, seperti pemutar skru, tukul dan gerudi. Walaupun ia adalah alat bebas, semuanya disatukan dalam satu kotak untuk kegunaan yang mudah. Faedah pendekatan ini ialah setiap alat boleh dibangunkan dan dihasilkan secara berasingan, dan ia boleh "dipasang" ke dalam pakej sistem mengikut keperluan, memberikan fleksibiliti dan kelajuan.
2. Ciri-ciri Teknikal dan Perbezaan antara SoC dan SiP
Perbezaan Kaedah Integrasi:
SoC: Modul berfungsi yang berbeza (seperti CPU, memori, I/O, dsb.) direka secara langsung pada cip silikon yang sama. Semua modul berkongsi proses asas dan logik reka bentuk yang sama, membentuk sistem bersepadu.
SiP: Cip berfungsi yang berbeza boleh dihasilkan menggunakan proses yang berbeza dan kemudian digabungkan dalam satu modul pembungkusan menggunakan teknologi pembungkusan 3D untuk membentuk sistem fizikal.
Kerumitan dan Fleksibiliti Reka Bentuk:
SoC: Memandangkan semua modul disepadukan pada satu cip, kerumitan reka bentuk adalah sangat tinggi, terutamanya untuk reka bentuk kolaboratif modul berbeza seperti digital, analog, RF dan memori. Ini memerlukan jurutera mempunyai keupayaan reka bentuk merentas domain yang mendalam. Selain itu, jika terdapat isu reka bentuk dengan mana-mana modul dalam SoC, keseluruhan cip mungkin perlu direka bentuk semula, yang menimbulkan risiko yang ketara.
SiP: Sebaliknya, SiP menawarkan fleksibiliti reka bentuk yang lebih besar. Modul berfungsi yang berbeza boleh direka bentuk dan disahkan secara berasingan sebelum dibungkus ke dalam sistem. Jika masalah timbul dengan modul, hanya modul itu perlu diganti, meninggalkan bahagian lain tidak terjejas. Ini juga membolehkan kelajuan pembangunan yang lebih pantas dan risiko yang lebih rendah berbanding dengan SoC.
Keserasian dan Cabaran Proses:
SoC: Mengintegrasikan fungsi berbeza seperti digital, analog dan RF pada satu cip menghadapi cabaran yang ketara dalam keserasian proses. Modul berfungsi yang berbeza memerlukan proses pembuatan yang berbeza; contohnya, litar digital memerlukan proses berkelajuan tinggi, kuasa rendah, manakala litar analog mungkin memerlukan kawalan voltan yang lebih tepat. Mencapai keserasian antara proses berbeza ini pada cip yang sama adalah amat sukar.
SiP: Melalui teknologi pembungkusan, SiP boleh menyepadukan cip yang dihasilkan menggunakan proses berbeza, menyelesaikan isu keserasian proses yang dihadapi oleh teknologi SoC. SiP membolehkan berbilang cip heterogen berfungsi bersama dalam pakej yang sama, tetapi keperluan ketepatan untuk teknologi pembungkusan adalah tinggi.
Kitaran dan Kos R&D:
SoC: Memandangkan SoC memerlukan mereka bentuk dan mengesahkan semua modul dari awal, kitaran reka bentuk lebih panjang. Setiap modul mesti menjalani reka bentuk, pengesahan dan ujian yang ketat, dan proses pembangunan keseluruhan mungkin mengambil masa beberapa tahun, mengakibatkan kos yang tinggi. Walau bagaimanapun, apabila dalam pengeluaran besar-besaran, kos unit adalah lebih rendah kerana integrasi yang tinggi.
SiP: Kitaran R&D adalah lebih pendek untuk SiP. Oleh kerana SiP secara langsung menggunakan cip berfungsi sedia ada yang disahkan untuk pembungkusan, ia mengurangkan masa yang diperlukan untuk reka bentuk semula modul. Ini membolehkan pelancaran produk yang lebih pantas dan mengurangkan kos R&D dengan ketara.
Prestasi dan Saiz Sistem:
SoC: Memandangkan semua modul berada pada cip yang sama, kelewatan komunikasi, kehilangan tenaga dan gangguan isyarat diminimumkan, memberikan SoC kelebihan yang tiada tandingan dalam prestasi dan penggunaan kuasa. Saiznya adalah minimum, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi dengan prestasi tinggi dan keperluan kuasa, seperti telefon pintar dan cip pemprosesan imej.
SiP: Walaupun tahap penyepaduan SiP tidak setinggi SoC, ia masih boleh membungkus cip berbeza secara padat bersama-sama menggunakan teknologi pembungkusan berbilang lapisan, menghasilkan saiz yang lebih kecil berbanding dengan penyelesaian berbilang cip tradisional. Selain itu, memandangkan modul dibungkus secara fizikal dan bukannya disepadukan pada cip silikon yang sama, manakala prestasi mungkin tidak sepadan dengan SoC, ia masih boleh memenuhi keperluan kebanyakan aplikasi.
3. Senario Aplikasi untuk SoC dan SiP
Senario Aplikasi untuk SoC:
SoC biasanya sesuai untuk medan yang mempunyai keperluan tinggi untuk saiz, penggunaan kuasa dan prestasi. Contohnya:
Telefon Pintar: Pemproses dalam telefon pintar (seperti cip siri A Apple atau Snapdragon Qualcomm) biasanya merupakan SoC yang sangat bersepadu yang menggabungkan CPU, GPU, unit pemprosesan AI, modul komunikasi, dsb., yang memerlukan prestasi berkuasa dan penggunaan kuasa yang rendah.
Pemprosesan Imej: Dalam kamera digital dan dron, unit pemprosesan imej selalunya memerlukan keupayaan pemprosesan selari yang kuat dan kependaman rendah, yang boleh dicapai oleh SoC dengan berkesan.
Sistem Terbenam Berprestasi Tinggi: SoC amat sesuai untuk peranti kecil dengan keperluan kecekapan tenaga yang ketat, seperti peranti IoT dan boleh pakai.
Senario Aplikasi untuk SiP:
SiP mempunyai rangkaian senario aplikasi yang lebih luas, sesuai untuk bidang yang memerlukan pembangunan pesat dan integrasi pelbagai fungsi, seperti:
Peralatan Komunikasi: Untuk stesen pangkalan, penghala, dll., SiP boleh menyepadukan berbilang pemproses isyarat RF dan digital, mempercepatkan kitaran pembangunan produk.
Elektronik Pengguna: Untuk produk seperti jam tangan pintar dan set kepala Bluetooth, yang mempunyai kitaran naik taraf pantas, teknologi SiP membolehkan pelancaran produk ciri baharu yang lebih pantas.
Elektronik Automotif: Modul kawalan dan sistem radar dalam sistem automotif boleh menggunakan teknologi SiP untuk menyepadukan modul fungsi yang berbeza dengan cepat.
4. Trend Pembangunan Masa Depan SoC dan SiP
Trend dalam Pembangunan SoC:
SoC akan terus berkembang ke arah penyepaduan yang lebih tinggi dan penyepaduan heterogen, yang berpotensi melibatkan lebih banyak penyepaduan pemproses AI, modul komunikasi 5G dan fungsi lain, memacu evolusi selanjutnya peranti pintar.
Trend dalam Pembangunan SiP:
SiP akan semakin bergantung pada teknologi pembungkusan termaju, seperti kemajuan pembungkusan 2.5D dan 3D, untuk membungkus cip dengan rapat dengan proses dan fungsi yang berbeza bersama-sama untuk memenuhi permintaan pasaran yang berubah dengan pantas.
5. Kesimpulan
SoC lebih seperti membina bangunan pencakar langit super pelbagai fungsi, menumpukan semua modul berfungsi dalam satu reka bentuk, sesuai untuk aplikasi dengan keperluan yang sangat tinggi untuk prestasi, saiz dan penggunaan kuasa. SiP, sebaliknya, adalah seperti "membungkus" cip berfungsi yang berbeza ke dalam sistem, lebih memfokuskan pada fleksibiliti dan pembangunan pesat, terutamanya sesuai untuk elektronik pengguna yang memerlukan kemas kini pantas. Kedua-duanya mempunyai kekuatan masing-masing: SoC menekankan prestasi sistem yang optimum dan pengoptimuman saiz, manakala SiP menyerlahkan fleksibiliti sistem dan pengoptimuman kitaran pembangunan.
Masa siaran: 28-Okt-2024