淺談soc技術的應用與發(fā)展-資料下載頁
2025-06-17 19:14本頁面
【正文】 果市場足夠大，壽命足夠長，那么可以持續(xù)開發(fā)SoC版本，根據(jù)客戶需求來降低系統(tǒng)成本。 （二）兩種技術各有千秋 如果SiP解決方案比SoC解決方案便宜，那么即使家庭市場和汽車市場也會使用SiP解決方案。例如，假設一個系統(tǒng)包含一個CPU(中央處理器)、多個硬件加速單元和大量的DRAM(動態(tài)隨機存儲器)，盡管僅僅通過基本的CMOS工藝就能制造DRAM，但為了有效地利用芯片面積，需要增加光刻次數(shù)，這就會明顯地提高芯片制造的成本。 大型存儲器通常使用優(yōu)化的工藝技術制成，這意味著存儲器和系統(tǒng)其余部分之間在生產(chǎn)技術方面有著明顯的差異。因此，雙芯片解決方案可能會變得很有吸引力，其中一個是CPU和硬件加速器芯片，另一個是DRAM芯片，使用層堆晶?；騊oP(堆疊封裝)方法將這兩顆芯片封裝在一起。正是在這類技術劃分中，理論上兩種晶粒都可以在CMOS工藝中實現(xiàn)，所以才出現(xiàn)了今天的SiP與SoC之爭。 系統(tǒng)使用SoC方案還是SiP方案，不僅取決于工藝技術的差異，而且還受到大量其他因素的影響，如成本、性能、尺寸、可靠性和設計難度。有意思的是，不一定因為系統(tǒng)能夠在單個CMOS工藝技術中得以實現(xiàn)，就要使用這種技術實現(xiàn)這個系統(tǒng)，還需要考慮其他因素。 如果技術劃分是所有SiP的核心，那么生產(chǎn)經(jīng)濟的高性能SiP的關鍵是正確實現(xiàn)這種技術劃分，這要求在系統(tǒng)結構上全面了解應用，以便考察把某種功能從一種技術實現(xiàn)方式轉到另一種方式所產(chǎn)生的后果。 在這里，擁有廣泛工藝技術的半導體制造商有著明顯的優(yōu)勢，因為他們可以專門設計SiP的各個元件，進而來適應選定的結構。從不同制造商采購元件的模塊制造商則不可避免地會喪失這些元件設計的部分控制能力，從而使實現(xiàn)系統(tǒng)劃分的難度大大提高。 如果產(chǎn)品開發(fā)周期要求緊，且SiP提供的解決方案比SoC便宜，最好采用SiP解決方案。更重要的是，SiP實現(xiàn)了完整的系統(tǒng)解決方案，而高集成的CMOSSoC則略遜一籌，如數(shù)字系統(tǒng)經(jīng)常需要外部元件，如解耦電容、頻率參考晶體、定時電容和靜電放電保護網(wǎng)絡。例如，集成了RF收發(fā)器的SoC可能仍需要天線開關和濾波器等外部元件，我們必須設計并把這些元件組裝到印刷電路板上。而有了SiP，所有這些功能都可以集成到一個封裝中，而其能否實現(xiàn)只是取決于最終產(chǎn)品中提供的空間和成本。SiP占用的空間通常比較少，但在大多數(shù)情況下成本要高于使用分立元件。 ?。ㄈ┟媾R各自封裝技術挑戰(zhàn) 如前所述，轉向SiP解決方案必須有強有力的理由，不管這些理由是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高集成度、提高靈活性、減少面積還是降低成本。與生活中大多數(shù)東西一樣，SiP不只是擁有優(yōu)勢，它們也帶來了許多挑戰(zhàn)，最常被提及的一個就是其要求KGD(良裸晶)。 通過把一批IC和不同的元件安裝到傳統(tǒng)基板上實現(xiàn)系統(tǒng)，如印刷電路板，可以相對容易地確定和更換任何有問題的元件。如果把所有這些元件嵌入到SiP中，那么確定和更換問題元件則不會那么容易。也就是說，如果發(fā)現(xiàn)組裝的SiP有問題，那么其中的所有附加值就會失效。 使這種問題減到最小的最佳方式是在組裝前100%預先測試SiP的所有元件，與傳統(tǒng)IC制造和封裝相比，其帶來的晶圓探測和測試負擔大大提高。這是許多應用中引入堆疊封裝(PoP)式SiP的原因之一，如處理器/DRAM組合，因為處理器和DRAM以一種可測試的封裝形式存在，然后才把兩個分立的封裝熔接到一個PoP式SiP中。 在封裝要求上，SoC和SiP都面臨著各自的挑戰(zhàn)。在SiP中，多個晶粒需要組合到一個封裝中，可以使用的技術有并排引線鍵合、層疊晶粒、雙倒裝芯片技術或引線鍵合與倒裝芯片互聯(lián)技術相結合。具有挑戰(zhàn)性的技術包括加工和分揀超薄晶粒、懸掛晶粒上引線鍵合和低環(huán)引線鍵合以及新的晶粒黏合技術，如引線覆膜。 除現(xiàn)有技術外，業(yè)內(nèi)正在開發(fā)許多新技術。大多數(shù)技術進一步改善了小型化和性能，如把晶粒內(nèi)嵌到模塊或封裝內(nèi)插板中，以及帶有通孔硅晶通路的3DIC技術。SoC也面臨著晶粒尺寸提高和焊盤間隙下降的挑戰(zhàn)。最大的挑戰(zhàn)在于，由于使用超低K電介質，晶粒變得更脆、更易碎，進而需要更細的引線，在引線鍵合時要特別小心，以避免損壞晶粒。另外必需調整全套材料，如澆鑄化合物以處理這些易碎晶粒。倒裝芯片SoC的主要問題是間隙下降及大晶粒的可靠性問題。六、總結SOC是微電子設計領域的一場革命，從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把智能核、信息處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，在單個或少數(shù)幾個芯片上完成整個系統(tǒng)的功能，既我們可以把越來越多的電路設計在同一個芯片中。SOC技術的研究、應用和發(fā)展是微電子技術發(fā)展的一個新的里程碑。SOC能提供更好的性能、更低的功耗、帶來了電子系統(tǒng)設計與應用的革命性新變革，可廣泛應用于移動電話、硬盤驅動器、個人數(shù)字助理和手持電子產(chǎn)品、消費性電子產(chǎn)品等。 12
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