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SiP技术在现代产品中的应用主要包含四大领域

SiP技术在现代产品中的应用主要包含四大领域

更新日期:2019-6-2

  SiP技术在现代产品中的应用主要包含四大领域。  1.SiP在手机中的应用  手机是现代人最亲密的伙伴,人人都离不开手机。SiP最具有代表性的应用就是在手机中的应用。目前,几乎所有的智能手机中都采用了SiP技术。从苹果到三星、华为、联想、HTC等几乎所有手机厂商,无一例外。

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  手机的发展趋势,是实现模块化设计,首先将手机的零部件集成为3-4个模块,然后再逐步集成实现手机功能。  在手机中,基带模块一般采用SiP技术集成,包括基带处理器、SRAM、Flash,以及一些无源元件。通过芯片堆叠减少面积。根据散热与布线的情况,将2-3个芯片堆叠。这种解决方案可以将大多数系统的布线转移到SiP基板中,可以降低OEM厂商对装配的技术要求,减少PCB主板的复杂性,降低主板成本,并最大限度地缩小手机PCB主板的体积。  下图显示的是应用在苹果iPhone6的PCB主板以及应用在iPhone6上的A8处理器芯片。

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  A8处理器采用了PoP(Package on Package)技术,将处理器和移动DRAM集成在一个封装体中。这种技术在手机处理器芯片的设计中很常见,是目前较低成本的SiP解决方案。

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  2.SiP在传感器等领域的应用  在越来越多的便携式电子产品中,例如手机、导航仪、数码相机基本都集成有传感器。例如指纹识别传感器,CMOS成像敏感器件,MEMS传感器等。SiP在这些应用中以尺寸小,成本低,以及便于集成等特性,对于传感器的成功与否十分关键。

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  目前较好的CMOS成像传感器,在一个单独的传感器芯片上可以达到上千万象素。  要缩小CMOS成像传感器的体积,并降低成本,要求能够简单地将此照相模块直接插入PCB主板。采用SiP技术可以将透镜组合集成到标准的封装内,实现传感器芯片和透镜组合之间的精密对准和安装,并可以简化透镜焦距的调整工作。此外,可将驱动器IC和其它的无源元件一起,都安装在SiP基板的底部,再增加一个柔性连接器就可以很容易被安装到PCB主板中。  苹果最新的Apple Watch中也采用了SiP技术,分别由三家供应商提供。  3.SiP在计算机和互联网领域的应用  在计算机、互联网的许多应用中要求将微处理器ASIC和存储器集成在一起。这些高速数字器件一般采用SiP技术进行集成。  在互联网路由器的分组交换应用装置中,通常有大规模的ASIC,需要和多达8-16个SDRAM器件进行通信。按照传统的设计方法,ASIC是封装在其独自的BGA封装内,而存储器一般是采用标准的TSOP封装,这些存储器围绕着ASIC,一起安置在PCB主板上。此外,还有大约上百个无源器件也一同被安装在PCB主板上,形成完整的子系统。这种解决方式占用了相当大的主板面积。同时,整个子系统的信号完整性问题,存储器与ASIC之间通讯时序等问题都需要在主板设计阶段来解决。随着系统复杂性日益增加,主板的复杂程度与成本也越来越难于控制,以至于最终无法接受。

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  针对这一情况,采用SiP解决方案将ASIC按照通常的倒装芯片方法安装在SiP基板上,存储器采用FBGA(Fine-Pitch Ball Grid Array)或CSP封装,然后采用常规的SMT技术将存储器安置在ASIC周围的SiP基板上,去耦电容器以及其它的无源器件也同样被安置在SiP基板上。由于ASIC与存储器之间的连线都在SiP基板上解决了,PCB主板的复杂程度明显降低,导电层数减少,主板的成本也明显降低。  此外,SiP作为系统中的一个单独的功能模块,可以很方便地被安置在一系列产品中的其它PCB或者整机系统中去,提高了系统的复用性。  4. SiP在航空航天和军工领域的应用  主要得益于SiP的小型化、低功耗和高性能,美国航空航天局NASA,欧洲太空局ESA已经采用SiP技术多年,在高精尖产品中都采用了SiP技术。目前内领先的航空航天和军工领域的研究所都开始积极应用SiP技术。  SiP技术除了可以大大缩小电子产品的体积外,同时也能大幅度提高产品的性能,并在一定程度上降低电子产品的功耗。  应用于高速数字产品中的SiP技术,可以提高系统的性能。随着开关速度的提高,芯片内核心区电压的降低,噪音成为器件性能的主要限制性因素。按照传统的方法在PCB主板上安置无源器件解决信号完整性问题已经无济于事。对于采用标准引线键合的SiP封装,可以在标准BGA封装内添加去耦电容器或者安置终端电阻以改进器件的性能,减少地线的反弹,从而减少位错率。

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  系统设计人员能够将一个完整子系统,包括一组芯片,再加上所有的其它无源元件安装在一个SiP内。由于使用一个SiP封装代替了所有其它的单个封装,从而缩小了系统体积,节约了系统总成本,同时也提高了系统性能。  在SiP中,利用先进的互联技术可以将芯片进行堆叠封装。例如某电子子系统,它的芯片集共包括4个芯片,另外还有大约十多个无源元件。这个完整的子系统可以整个地安装在一个35mm的SiP 封装内;如果再将多个芯片叠加起来,可以进一步采用更小尺寸的25mm的SiP 封装内。这样不但降低了成本,还减少了占用的主板面积,缩小了整个系统的体积。

原发布时间:2017-3-13 16:56:23

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