系統(tǒng)級封裝(SiP)技術(shù)

逍遙設(shè)計自動化

Si3P框架簡介
2 B, n0 y( Y7 H! W% `& J" D系統(tǒng)級封裝(SiP)代表電子封裝技術(shù)的重大進步，將多個有源和無源元件組合在單個封裝中。本文通過Si3P框架探討SiP的基本概念和發(fā)展，包括集成、互連和智能三個方面[1]。

' d2 i7 ]: J% s0 k$ M/ GSiP概念可以通過Si3P更好地理解，將"i"擴展為三個關(guān)鍵要素：集成、互連和智能。

圖1展示了SiP向Si3P的擴展，說明一個"i"如何轉(zhuǎn)變?yōu)榇�表集成、互連和智能的三個"i"。

SiP的集成層次
SiP集成發(fā)生在三個不同層次：芯片級、印制電路板級和封裝級。每個層次都具有獨特的挑戰(zhàn)和系統(tǒng)開發(fā)機會。

( h, C5 ^8 A; q5 T0 }8 v  j% M4 [圖2展示了電子系統(tǒng)集成的三個層次，顯示了從芯片到封裝再到印制電路板的層次結(jié)構(gòu)。
% K( E" Z. u5 e; p
互連架構(gòu)
3 ?8 t3 Z6 S& z( t- f+ y8 z* FSiP的互連包括三個主要領(lǐng)域：電磁(EM)、熱力和力學。對于電磁互連，信號完整性和傳輸路徑優(yōu)化尤為重要。
' Q: K1 \7 ~' n- \6 J
& g% D! y) O$ h6 x圖3顯示了從芯片到封裝的信號傳輸路徑，說明了各種互連元素。
% a3 J, g% j# Q/ l- x* E' o
& y' L7 L! C, s3 g* P熱管理方案
SiP的熱管理需要仔細考慮熱傳遞路徑。熱結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線有助于分析散熱特性。

圖4顯示了熱結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，展示了不同材料的熱阻和熱容量變化。

對于高功率應用，可能需要特殊的散熱通道來有效管理熱量。
* l% a0 b; N1 t. Q
- Y- ]6 g. z# Z. S9 i% n8 x- n圖5說明了SiP設(shè)計中通過特殊散熱通道進行散熱的方式。
; Y7 J' c2 y2 `2 c9 X$ a5 X' B
& X5 B( q6 }4 u$ T機械設(shè)計考慮
) k' g5 [) A9 U. O1 m+ \- b% Z2 [力學互連處理影響封裝的外部和內(nèi)部力。QFN和QFP等不同封裝類型具有不同的力學處理能力。

* J$ z, C/ r* x$ t9 g2 C3 h圖6比較了QFN和QFP封裝類型，展示其不同的結(jié)構(gòu)特征。

: z  ^8 v) R& l# r) C智能化與測試策略
SiP的智能化包括系統(tǒng)功能、測試和軟件集成。
測試包括機器級和板級驗證。
2 N- l! m% m# |5 ?
6 _) v; W: j+ @1 n2 U圖7解釋了SiP器件的機器測試原理。
( t1 V8 E% P! _% y! `+ K  R8 F
) q* O: f$ @/ }1 g- {! d5 n歷史演進
, n4 Y  Z- A2 ]& {, e) T電子集成的歷史發(fā)展顯示了SiP如何成為關(guān)鍵技術(shù)。

$ r9 v' |7 f9 `5 q圖8展示了印制電路板、封裝和集成電路技術(shù)的集成歷史，顯示其并行發(fā)展。

) L2 x. ]8 d: S概念框架與未來展望
Si3P概念可以通過類比來理解：集成類似于建造房屋，互連類似于修建道路，智能類似于人類居住者。

3 O4 }7 }: V+ j* i5 y9 Y. f+ D圖9總結(jié)了Si3P概念，顯示物理結(jié)構(gòu)、能量傳遞和功能應用之間的關(guān)系。

隨著技術(shù)發(fā)展，SiP技術(shù)繼續(xù)發(fā)展新的集成方法和互連策略。在后摩爾定律時代，傳統(tǒng)縮放面臨物理限制時，這項技術(shù)顯示出特殊優(yōu)勢。
9 T- H9 u3 A" u# S$ r
圖10提供了Si3P的概念理解，說明其三個主要組成部分。

4 U( h! e( X3 U9 t+ z應用與實施
這項技術(shù)在消費電子到航空航天等多個領(lǐng)域得到應用。現(xiàn)代智能手機就集成了多個協(xié)同工作的SiP系統(tǒng)。每個SiP可以處理特定功能，如感測、處理或通信，同時保持與其他系統(tǒng)組件的兼容性。
2 I* J& |% k8 [1 N) q# V$ r
SiP設(shè)計需要仔細考慮應用場景。例如，用于空間探索的SiP必須考慮輻射效應和自主運行能力，而用于智能手機的SiP則必須優(yōu)先考慮功率效率和緊湊形態(tài)。

' \1 |7 C0 B1 C' X; X' v測試和調(diào)試是SiP開發(fā)中的重要部分，通常占用超過一半的開發(fā)時間。各種測試，包括功能、性能、機械強度、熱沖擊和可靠性測試，確保最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

* C6 q7 G' P0 d8 `" x軟件在SiP功能中發(fā)揮著越來越重要的作用。硬件和軟件之間存在相互依存的關(guān)系：硬件提供物理平臺，軟件實現(xiàn)功能和智能。這包括基本操作的系統(tǒng)軟件、特定功能的應用軟件和驗證與調(diào)試的測試軟件。

參考文獻
[1] S. Li, "From SiP to Si3P," in MicroSystem Based on SiP Technology, S. Li, Ed. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2022, pp. 29-65.

END

- T1 B2 R! f, V% @
! r0 ^: s- E- L4 n7 d/ d軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請體驗免費版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應用，PIC Studio都可提升您的工作效能。
( _6 J# C" b& |0 @' I# ]點擊左下角"閱讀原文"馬上申請
# U/ i8 d; D+ E* t
歡迎轉(zhuǎn)載

4 d7 {/ Y) @  u5 L轉(zhuǎn)載請注明出處，請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息！
5 L: H' W0 Y5 {2 w
+ O/ N1 M) R7 ?9 }) S* U


: z  B; B6 {/ @. j# o( H
8 H9 V2 c/ c, ^! a3 ?' S關(guān)注我們
/ C& R1 ^2 b& H8 h

* G* G" }! ?8 Y6 T

" I% h* _* N2 \% {- O& [6 V

3 z9 h3 t5 q" i. ?8 C; b + o  s& |+ E  h9 L/ b8 h( ^4 g1 L! O

                     
; E! {  v7 u7 M( k

, q, d5 ^8 [5 u) Q
關(guān)于我們：
深圳逍遙科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家專注于半導體芯片設(shè)計自動化（EDA）的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計和仿真軟件，提供成熟的設(shè)計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分別針對光電芯片、微機電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計與仿真。我們提供特色工藝的半導體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù)，廣泛服務(wù)于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作，推動特色工藝半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。

http://www.latitudeda.com/
  O# t# a1 d$ ~* m' I8 K8 R, g（點擊上方名片關(guān)注我們，發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容）