Chất nền IC - Công nghệ đóng gói IC lưu trữ Sự khác biệt giữa MCP, SOC, pop và sip

Bao bì đa chip (MCP) từ lâu đã đáp ứng nhu cầu đóng gói hiệu suất và chức năng nhiều hơn vào một không gian nhỏ hơn. Điều tự nhiên là MCP của bộ nhớ dự kiến sẽ mở rộng để bao gồm các ASIC như băng cơ sở hoặc bộ xử lý đa phương tiện. Nhưng cũng có những khó khăn, cụ thể là chi phí phát triển cao và chi phí sở hữu/giảm. Làm thế nào để giải quyết những vấn đề này? Khái niệm đóng gói mạch tích hợp tầng (POP) đã được công nhận rộng rãi trong ngành.

POP (đóng gói trên bao bì), còn được gọi là lắp ráp xếp chồng, còn được gọi là lớp đóng gói. POP là một gói được xếp chồng lên nhau bởi hai hoặc nhiều BGA (Ball Grill Array Packing). Nói chung, cấu trúc gói xếp chồng lên nhau của POP sử dụng cấu trúc bóng hàn BGA tích hợp các thiết bị logic tín hiệu kỹ thuật số hoặc hỗn hợp mật độ cao ở dưới cùng của gói POP để đáp ứng các đặc tính của thiết bị logic đa chân. Là một hình thức đóng gói tích hợp cao mới, POP chủ yếu được sử dụng trong điện thoại thông minh hiện đại, máy ảnh kỹ thuật số và các thiết bị điện tử cầm tay khác và đóng một vai trò rất rộng.

MCP là một công nghệ lai xếp các loại chip nhớ hoặc không nhớ khác nhau có kích thước khác nhau theo chiều dọc trong vỏ bọc bọc nhựa. Bằng cách này, nó tiết kiệm không gian trên PCB bảng mạch in nhỏ.

Từ quan điểm kiến trúc, SIP là sự tích hợp của nhiều chip chức năng, bao gồm bộ xử lý, bộ nhớ và các chip chức năng khác, vào một gói duy nhất cho các chức năng cơ bản hoàn chỉnh. Từ quan điểm của thiết bị điện tử thiết bị đầu cuối, SIP không chỉ tập trung vào hiệu suất/tiêu thụ điện năng của chính chip, mà còn nhận ra toàn bộ thiết bị điện tử thiết bị đầu cuối ngắn, mỏng, đa chức năng và tiêu thụ điện năng thấp. Với sự gia tăng của các sản phẩm nhẹ như thiết bị di động và thiết bị đeo, nhu cầu SIP ngày càng rõ ràng.

Khái niệm cơ bản của SoC là tích hợp nhiều thiết bị hơn trên cùng một chip kim loại trần để đạt được mục tiêu giảm kích thước, cải thiện hiệu suất và giảm chi phí. Tuy nhiên, trong thị trường điện thoại di động, dự án có vòng đời ngắn, yêu cầu chi phí cao và các giải pháp SOC có những hạn chế lớn. Từ quan điểm cấu hình bộ nhớ, các loại bộ nhớ khác nhau đòi hỏi rất nhiều logic và nắm vững các quy tắc và kỹ thuật thiết kế khác nhau có thể rất khó khăn, ảnh hưởng đến thời gian phát triển và tính linh hoạt cần thiết cho các ứng dụng.

SOC và SIP

SOC rất giống với SIP ở chỗ cả hai kết hợp các hệ thống có chứa các thành phần logic, các thành phần bộ nhớ và thậm chí các thành phần thụ động thành một đơn vị. Từ quan điểm thiết kế, SOC là sự tích hợp cao của các thành phần cần thiết cho hệ thống trên chip. Từ quan điểm đóng gói, SIP là một phương pháp đóng gói cạnh nhau hoặc chồng lên nhau cho các chip khác nhau. Nó là một gói tiêu chuẩn duy nhất tích hợp nhiều linh kiện điện tử hoạt động với các chức năng khác nhau, các thiết bị thụ động tùy chọn và các thiết bị khác như MEMS hoặc quang học cho một số chức năng nhất định.

Nói chung, SoC chỉ tích hợp các hệ thống logic như AP, trong khi SIP tích hợp AP+MobiledDR. SIP=SoC+DDR. Với sự tích hợp ngày càng tăng trong tương lai, có khả năng EMMC sẽ được tích hợp vào SIP. Từ quan điểm phát triển bao bì, SOC đã được thiết lập là chìa khóa và hướng phát triển cho thiết kế điện tử trong tương lai do các yêu cầu của thiết bị điện tử về khối lượng, tốc độ xử lý hoặc đặc tính điện. Tuy nhiên, với chi phí sản xuất SOC ngày càng tăng và các rào cản kỹ thuật thường xuyên xuất hiện trong những năm gần đây, sự phát triển của SOC đang phải đối mặt với một nút thắt cổ chai, vì vậy sự phát triển của SIP ngày càng được ngành công nghiệp quan tâm.

Con đường phát triển từ MCP đến POP

Các sản phẩm bộ nhớ kết hợp (Flash+RAM) tích hợp nhiều Flash NOR, NAND và RAM trong một gói duy nhất được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện thoại di động. Các giải pháp gói đơn này bao gồm gói đa chip (MCP), gói cấp hệ thống (SIP) và mô-đun đa chip (MCM).

Nhu cầu cung cấp nhiều tính năng hơn trong các điện thoại nhỏ hơn là động lực chính cho sự tăng trưởng của MCP, tuy nhiên, phát triển các giải pháp cải thiện hiệu suất trong khi vẫn giữ kích thước nhỏ là một thách thức khó khăn. Không chỉ kích thước là một vấn đề, hiệu suất cũng là một vấn đề, chẳng hạn như sử dụng bộ nhớ MCP với giao diện SDRAM và DDR khi sử dụng chipset băng cơ sở hoặc bộ đồng xử lý đa phương tiện trong điện thoại di động.

Gói xếp chồng POP là một cách tuyệt vời để thu nhỏ tích hợp cao. Trong các gói xếp chồng, ngoài gói (POP) ngày càng trở nên quan trọng trong ngành công nghiệp bao bì, đặc biệt là trong các ứng dụng di động vì khả năng xếp các đơn vị logic ở mật độ cao.

Ưu điểm của POP packaging

1. Thiết bị lưu trữ và thiết bị logic có thể được kiểm tra hoặc thay thế riêng lẻ để đảm bảo sản lượng;

2. Gói POP hai lớp tiết kiệm diện tích bề mặt, không gian dọc lớn hơn cho phép nhiều lớp gói hơn;

3. Trộn DRAM, DDRAMRAM, FLASH và bộ vi xử lý dọc theo PCB theo chiều dọc;

4. Đối với chip của các nhà sản xuất khác nhau, cung cấp tính linh hoạt trong thiết kế, có thể được pha trộn đơn giản với nhau để đáp ứng nhu cầu của khách hàng, giảm sự phức tạp và chi phí của thiết kế;

5. Hiện tại, công nghệ này có thể được sử dụng để xếp chồng lên nhau và lắp ráp chip lớp theo hướng thẳng đứng;

6. Kết nối điện của các thiết bị trên cùng và dưới cùng xếp chồng lên nhau đạt được tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, có thể đối phó với kết nối tốc độ cao giữa các thiết bị logic và thiết bị lưu trữ