SoC (Sistem on Chip) va SiP (System in Package) zamonaviy integral mikrosxemalarni ishlab chiqishda muhim bosqich bo‘lib, elektron tizimlarni miniatyuralashtirish, samaradorlik va integratsiyalashuv imkonini beradi.
1. SoC va SiP ta'riflari va asosiy tushunchalari
SoC (chipdagi tizim) - butun tizimni bitta chipga birlashtirish
SoC osmono'par binoga o'xshaydi, bu erda barcha funktsional modullar ishlab chiqilgan va bir xil jismoniy chipga birlashtirilgan. SoC ning asosiy g'oyasi elektron tizimning barcha asosiy komponentlarini, jumladan protsessor (CPU), xotira, aloqa modullari, analog sxemalar, sensor interfeyslari va boshqa turli funktsional modullarni bitta chipga birlashtirishdir. SoC ning afzalliklari yuqori darajadagi integratsiya va kichik o'lchamlarda bo'lib, unumdorlik, quvvat iste'moli va o'lchamlari bo'yicha sezilarli afzalliklarni ta'minlaydi, bu uni ayniqsa yuqori samarali, quvvatga sezgir mahsulotlar uchun mos qiladi. Apple smartfonlaridagi protsessorlar SoC chiplariga misol bo'la oladi.
Tasavvur qilish uchun, SoC shahardagi "super bino"ga o'xshaydi, bu erda barcha funktsiyalar ichida ishlab chiqilgan va turli funktsional modullar turli qavatlarga o'xshaydi: ba'zilari ofis joylari (protsessorlar), ba'zilari ko'ngilochar joylar (xotira) va boshqalar aloqa tarmoqlari (aloqa interfeyslari), barchasi bitta binoda (chip) jamlangan. Bu butun tizimning bitta kremniy chipida ishlashiga imkon beradi va yuqori samaradorlik va ishlashga erishadi.
SiP (paketdagi tizim) - turli chiplarni birlashtirish
SiP texnologiyasining yondashuvi boshqacha. Bu ko'proq bir xil jismoniy paket ichida turli funktsiyalarga ega bo'lgan bir nechta chiplarni qadoqlashga o'xshaydi. U bir nechta funktsional chiplarni SoC kabi bitta chipga birlashtirish o'rniga qadoqlash texnologiyasi orqali birlashtirishga qaratilgan. SiP bir nechta chiplarni (protsessorlar, xotira, RF chiplari va boshqalar) yonma-yon qadoqlash yoki bir xil modul ichida yig'ish imkonini beradi, bu esa tizim darajasidagi yechimni yaratadi.
SiP kontseptsiyasini asboblar qutisini yig'ish bilan taqqoslash mumkin. Asboblar qutisi turli xil asboblarni o'z ichiga olishi mumkin, masalan, tornavidalar, bolg'alar va matkaplar. Ular mustaqil vositalar bo'lsa-da, qulay foydalanish uchun ularning barchasi bitta qutida birlashtirilgan. Ushbu yondashuvning afzalligi shundaki, har bir vosita alohida ishlab chiqilishi va ishlab chiqarilishi mumkin va ular moslashuvchanlik va tezlikni ta'minlab, kerak bo'lganda tizim paketiga "yig'ilishi" mumkin.
2. Texnik xususiyatlari va SoC va SiP o'rtasidagi farqlar
Integratsiya usullarining farqlari:
SoC: Turli funktsional modullar (masalan, protsessor, xotira, kiritish/chiqarish va h.k.) bevosita bir xil kremniy chipida yaratilgan. Barcha modullar bir xil asosiy jarayon va dizayn mantig'iga ega bo'lib, integratsiyalashgan tizimni tashkil qiladi.
SiP: Turli xil funktsional chiplar turli jarayonlar yordamida ishlab chiqarilishi va keyin jismoniy tizimni yaratish uchun 3D qadoqlash texnologiyasidan foydalangan holda bitta qadoqlash modulida birlashtirilishi mumkin.
Dizaynning murakkabligi va moslashuvchanligi:
SoC: Barcha modullar bitta chipga birlashtirilganligi sababli dizayn murakkabligi juda yuqori, ayniqsa raqamli, analog, RF va xotira kabi turli xil modullarning birgalikdagi dizayni uchun. Bu muhandislardan chuqur o'zaro faoliyat dizayn imkoniyatlariga ega bo'lishni talab qiladi. Bundan tashqari, agar SoCda biron bir modul bilan dizayn muammosi mavjud bo'lsa, butun chipni qayta loyihalash kerak bo'lishi mumkin, bu esa katta xavf tug'diradi.
SiP: Bundan farqli o'laroq, SiP ko'proq dizayn moslashuvchanligini taklif qiladi. Turli funktsional modullarni tizimga joylashtirishdan oldin alohida loyihalash va tekshirish mumkin. Agar modul bilan bog'liq muammo yuzaga kelsa, boshqa qismlarga ta'sir qilmasdan, faqat o'sha modulni almashtirish kerak. Bu, shuningdek, SoC bilan solishtirganda tezroq rivojlanish tezligi va kamroq xavflarni ta'minlaydi.
Jarayonning muvofiqligi va qiyinchiliklari:
SoC: Raqamli, analog va RF kabi turli funktsiyalarni bitta chipga integratsiyalash jarayonning muvofiqligida jiddiy muammolarga duch keladi. Turli funktsional modullar turli ishlab chiqarish jarayonlarini talab qiladi; masalan, raqamli sxemalar yuqori tezlikdagi, kam quvvatli jarayonlarga muhtoj, analog sxemalar esa aniqroq kuchlanish nazoratini talab qilishi mumkin. Bitta chipdagi bu turli jarayonlar o'rtasida muvofiqlikka erishish juda qiyin.
SiP: Qadoqlash texnologiyasi orqali SiP turli jarayonlardan foydalangan holda ishlab chiqarilgan chiplarni birlashtirib, SoC texnologiyasi duch keladigan jarayonning muvofiqligi muammolarini hal qilishi mumkin. SiP bir nechta heterojen chiplarning bir xil paketda birgalikda ishlashiga imkon beradi, ammo qadoqlash texnologiyasi uchun aniqlik talablari yuqori.
Ar-ge tsikli va xarajatlari:
SoC: SoC barcha modullarni noldan loyihalashtirish va tekshirishni talab qilganligi sababli, dizayn aylanishi uzoqroq. Har bir modul qat'iy dizayn, tekshirish va sinovdan o'tishi kerak va umumiy ishlab chiqish jarayoni bir necha yil davom etishi mumkin, bu esa yuqori xarajatlarga olib kelishi mumkin. Biroq, ommaviy ishlab chiqarishda bir marta yuqori integratsiya tufayli birlik narxi past bo'ladi.
SiP: Ar-ge davri SiP uchun qisqaroq. SiP qadoqlash uchun to'g'ridan-to'g'ri mavjud, tasdiqlangan funktsional chiplardan foydalanganligi sababli modulni qayta loyihalash uchun zarur bo'lgan vaqtni qisqartiradi. Bu mahsulotlarni tezroq ishga tushirish imkonini beradi va ilmiy-tadqiqot xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi.
Tizimning ishlashi va hajmi:
SoC: Barcha modullar bir xil chipda bo'lganligi sababli, aloqa kechikishlari, energiya yo'qotishlari va signal shovqinlari minimallashtiriladi, bu esa SoC-ga ishlash va quvvat sarfida tengsiz afzallik beradi. Uning o'lchami minimal bo'lib, u ayniqsa smartfonlar va tasvirni qayta ishlash chiplari kabi yuqori unumdorlik va quvvat talablari bo'lgan ilovalar uchun mos keladi.
SiP: SiP ning integratsiya darajasi SoC nikidek yuqori bo‘lmasa-da, u ko‘p qatlamli qadoqlash texnologiyasidan foydalangan holda turli chiplarni bir-biriga ixcham tarzda qadoqlashi mumkin, bu esa an’anaviy ko‘p chipli yechimlarga nisbatan kichikroq hajmga olib keladi. Bundan tashqari, modullar bir xil silikon chipga o'rnatilgan emas, balki jismonan qadoqlanganligi sababli, unumdorligi SoC-ga mos kelmasligi mumkin, ammo u ko'pgina ilovalarning ehtiyojlarini qondira oladi.
3. SoC va SiP uchun dastur stsenariylari
SoC uchun dastur stsenariylari:
SoC odatda hajmi, quvvat sarfi va ishlashi uchun yuqori talablarga ega bo'lgan maydonlar uchun javob beradi. Masalan:
Smartfonlar: Smartfonlardagi protsessorlar (masalan, Apple-ning A-seriyali chiplari yoki Qualcomm-ning Snapdragon) odatda yuqori darajada integratsiyalangan SoC-lar bo'lib, ularda CPU, GPU, AI protsessor birliklari, aloqa modullari va boshqalar mavjud bo'lib, ular kuchli ishlash va kam quvvat sarfini talab qiladi.
Rasmga ishlov berish: Raqamli kameralar va dronlarda tasvirni qayta ishlash birliklari ko'pincha kuchli parallel ishlov berish qobiliyatini va SoC samarali erisha oladigan past kechikishni talab qiladi.
Yuqori unumdorlikka ega o'rnatilgan tizimlar: SoC, ayniqsa, IoT qurilmalari va taqiladigan qurilmalar kabi energiya samaradorligi bo'yicha qat'iy talablarga ega bo'lgan kichik qurilmalar uchun juda mos keladi.
SiP uchun dastur stsenariylari:
SiP tez rivojlanish va ko'p funktsiyali integratsiyani talab qiladigan sohalar uchun mos keladigan kengroq dastur stsenariylariga ega, masalan:
Aloqa uskunalari: Baza stantsiyalari, marshrutizatorlar va boshqalar uchun SiP bir nechta RF va raqamli signal protsessorlarini birlashtirib, mahsulotni ishlab chiqish aylanishini tezlashtirishi mumkin.
Maishiy elektronika: Tez yangilanish davriga ega aqlli soatlar va Bluetooth garnituralari kabi mahsulotlar uchun SiP texnologiyasi yangi xususiyatli mahsulotlarni tezroq ishga tushirish imkonini beradi.
Avtomobil elektroniği: Avtomobil tizimlaridagi boshqaruv modullari va radar tizimlari turli funktsional modullarni tezda birlashtirish uchun SiP texnologiyasidan foydalanishi mumkin.
4. SoC va SiPning kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari
SoCni rivojlantirish tendentsiyalari:
SoC yanada yuqori integratsiya va heterojen integratsiyaga qarab rivojlanishda davom etadi, bu potentsial ravishda AI protsessorlari, 5G aloqa modullari va boshqa funktsiyalarning ko'proq integratsiyasini o'z ichiga oladi, bu esa aqlli qurilmalarning keyingi evolyutsiyasini boshqaradi.
SiPni rivojlantirish tendentsiyalari:
SiP tez o'zgaruvchan bozor talablarini qondirish uchun turli jarayonlar va funktsiyalarga ega chiplarni mahkam o'rash uchun 2,5D va 3D qadoqlash kabi ilg'or qadoqlash texnologiyalariga tobora ko'proq tayanadi.
5. Xulosa
SoC ko'proq ko'p funktsiyali super osmono'par bino qurishga o'xshaydi, barcha funktsional modullarni bitta dizaynda jamlaydi, unumdorlik, o'lcham va quvvat sarfi uchun juda yuqori talablarga ega ilovalar uchun mos keladi. Boshqa tomondan, SiP turli funktsional chiplarni tizimga "qadoqlash" kabi bo'lib, moslashuvchanlik va tez rivojlanishga ko'proq e'tibor qaratadi, ayniqsa tez yangilanishlarni talab qiladigan maishiy elektronika uchun mos keladi. Ikkalasining ham kuchli tomonlari bor: SoC tizimning optimal ishlashi va hajmini optimallashtirishga urg'u beradi, SiP esa tizimning moslashuvchanligi va ishlab chiqish siklini optimallashtirishni ta'kidlaydi.
Xabar vaqti: 28-oktabr-2024