ข่าวอุตสาหกรรม: อะไรคือความแตกต่างระหว่าง SOC และ SIP (System-in-Package)?

แนวคิดของ SIP สามารถเปรียบได้กับการประกอบกล่องเครื่องมือ กล่องเครื่องมือสามารถมีเครื่องมือที่แตกต่างกันเช่นไขควงค้อนและการฝึกซ้อม แม้ว่าพวกเขาจะเป็นเครื่องมืออิสระ แต่ก็รวมอยู่ในกล่องเดียวเพื่อการใช้งานที่สะดวก ประโยชน์ของวิธีการนี้คือเครื่องมือแต่ละตัวสามารถพัฒนาและผลิตแยกต่างหากและสามารถ "ประกอบ" เป็นแพ็คเกจระบบได้ตามต้องการให้ความยืดหยุ่นและความเร็ว

2. ลักษณะทางเทคนิคและความแตกต่างระหว่าง SOC และ SIP

ความแตกต่างของวิธีการรวม:
SOC: โมดูลการทำงานที่แตกต่างกัน (เช่น CPU, หน่วยความจำ, I/O ฯลฯ ) ได้รับการออกแบบโดยตรงบนชิปซิลิกอนเดียวกัน โมดูลทั้งหมดแบ่งปันกระบวนการพื้นฐานเดียวกันและตรรกะการออกแบบสร้างระบบรวม
SIP: ชิปการทำงานที่แตกต่างกันอาจผลิตโดยใช้กระบวนการที่แตกต่างกันจากนั้นรวมกันในโมดูลบรรจุภัณฑ์เดียวโดยใช้เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ 3D เพื่อสร้างระบบทางกายภาพ

การออกแบบความซับซ้อนและความยืดหยุ่น:
SOC: เนื่องจากโมดูลทั้งหมดถูกรวมเข้ากับชิปเดียวความซับซ้อนในการออกแบบจึงสูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบร่วมกันของโมดูลที่แตกต่างกันเช่นดิจิตอลอะนาล็อก RF และหน่วยความจำ สิ่งนี้ต้องการให้วิศวกรมีความสามารถในการออกแบบข้ามโดเมนลึก ยิ่งไปกว่านั้นหากมีปัญหาการออกแบบกับโมดูลใด ๆ ใน SOC ชิปทั้งหมดอาจต้องได้รับการออกแบบใหม่ซึ่งมีความเสี่ยงที่สำคัญ

 

SIP: ในทางตรงกันข้าม SIP มีความยืดหยุ่นในการออกแบบมากขึ้น โมดูลการทำงานที่แตกต่างกันสามารถออกแบบและตรวจสอบแยกต่างหากก่อนที่จะบรรจุลงในระบบ หากปัญหาเกิดขึ้นกับโมดูลจะต้องเปลี่ยนโมดูลนั้นเท่านั้น นอกจากนี้ยังช่วยให้ความเร็วในการพัฒนาเร็วขึ้นและความเสี่ยงที่ลดลงเมื่อเทียบกับ SOC

กระบวนการเข้ากันได้และความท้าทาย:
SOC: การรวมฟังก์ชั่นที่แตกต่างเช่นดิจิตอลอะนาล็อกและ RF ลงในชิปเดียวเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญในความเข้ากันได้ของกระบวนการ โมดูลการทำงานที่แตกต่างกันต้องการกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นวงจรดิจิตอลต้องการกระบวนการความเร็วสูงและพลังงานต่ำในขณะที่วงจรอะนาล็อกอาจต้องใช้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำยิ่งขึ้น การบรรลุความเข้ากันได้ระหว่างกระบวนการที่แตกต่างกันเหล่านี้บนชิปเดียวกันนั้นยากมาก

SIP: ผ่านเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ SIP สามารถรวมชิปที่ผลิตโดยใช้กระบวนการที่แตกต่างกันแก้ปัญหาความเข้ากันได้ของกระบวนการที่ต้องเผชิญกับเทคโนโลยี SOC SIP อนุญาตให้ชิปต่างกันหลายตัวทำงานร่วมกันในแพ็คเกจเดียวกัน แต่ข้อกำหนดที่แม่นยำสำหรับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์นั้นสูง

รอบการวิจัยและพัฒนาและค่าใช้จ่าย:
SOC: เนื่องจาก SOC ต้องการการออกแบบและตรวจสอบโมดูลทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้นวงจรการออกแบบจึงยาวขึ้น แต่ละโมดูลจะต้องได้รับการออกแบบการตรวจสอบและการทดสอบอย่างเข้มงวดและกระบวนการพัฒนาโดยรวมอาจใช้เวลาหลายปีทำให้ต้นทุนสูง อย่างไรก็ตามเมื่อมีการผลิตจำนวนมากต้นทุนต่อหน่วยจะลดลงเนื่องจากการรวมเข้าด้วยกันสูง
SIP: รอบการวิจัยและพัฒนาสั้นลงสำหรับ SIP เนื่องจาก SIP ใช้ชิปฟังก์ชันที่มีอยู่โดยตรงสำหรับบรรจุภัณฑ์จึงช่วยลดเวลาที่จำเป็นสำหรับการออกแบบโมดูลใหม่ สิ่งนี้ช่วยให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์เร็วขึ้นและลดต้นทุนการวิจัยและพัฒนาลงอย่างมาก

ประสิทธิภาพของระบบและขนาด:
SOC: เนื่องจากโมดูลทั้งหมดอยู่ในชิปเดียวกันความล่าช้าในการสื่อสารการสูญเสียพลังงานและสัญญาณรบกวนของสัญญาณจะลดลงทำให้ SOC ได้เปรียบในการใช้งานและการใช้พลังงาน ขนาดของมันน้อยที่สุดทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่มีประสิทธิภาพสูงและความต้องการพลังงานเช่นสมาร์ทโฟนและชิปประมวลผลภาพ
SIP: แม้ว่าระดับการรวมของ SIP จะไม่สูงเท่ากับ SOC แต่ก็ยังสามารถบรรจุชิปที่แตกต่างกันได้อย่างกะทัดรัดโดยใช้เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์แบบหลายชั้นส่งผลให้ขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับโซลูชั่นหลายชิปแบบดั้งเดิม ยิ่งไปกว่านั้นเนื่องจากโมดูลมีการบรรจุทางกายภาพแทนที่จะรวมเข้ากับชิปซิลิกอนเดียวกันในขณะที่ประสิทธิภาพอาจไม่ตรงกับ SOC มันก็ยังสามารถตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันส่วนใหญ่

3. สถานการณ์แอปพลิเคชันสำหรับ SOC และ SIP

สถานการณ์แอปพลิเคชันสำหรับ SOC:
SOC มักจะเหมาะสำหรับเขตข้อมูลที่มีความต้องการสูงสำหรับขนาดการใช้พลังงานและประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น:
สมาร์ทโฟน: โปรเซสเซอร์ในสมาร์ทโฟน (เช่นชิปซีรีย์ A-Series ของ Apple หรือ Snapdragon ของ Qualcomm) มักจะเป็น SOCs แบบบูรณาการสูงที่รวม CPU, GPU, หน่วยประมวลผล AI, โมดูลการสื่อสาร ฯลฯ
การประมวลผลภาพ: ในกล้องดิจิตอลและโดรนหน่วยประมวลผลภาพมักจะต้องใช้ความสามารถในการประมวลผลแบบขนานที่แข็งแกร่งและเวลาแฝงต่ำซึ่ง SOC สามารถบรรลุได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ระบบฝังตัวที่มีประสิทธิภาพสูง: SOC เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เข้มงวดเช่นอุปกรณ์ IoT และอุปกรณ์สวมใส่

สถานการณ์แอปพลิเคชันสำหรับ SIP:
SIP มีสถานการณ์แอปพลิเคชันที่หลากหลายเหมาะสำหรับเขตข้อมูลที่ต้องการการพัฒนาอย่างรวดเร็วและการรวมอเนกประสงค์เช่น:
อุปกรณ์สื่อสาร: สำหรับสถานีฐานเราเตอร์ ฯลฯ SIP สามารถรวม RF หลายตัวและโปรเซสเซอร์สัญญาณดิจิตอลเร่งความเร็วในการพัฒนาผลิตภัณฑ์
ผู้บริโภคอิเล็กทรอนิกส์: สำหรับผลิตภัณฑ์เช่น SmartWatches และชุดหูฟังบลูทู ธ ซึ่งมีวัฏจักรการอัพเกรดอย่างรวดเร็วเทคโนโลยี SIP ช่วยให้สามารถเปิดตัวผลิตภัณฑ์คุณสมบัติใหม่ได้เร็วขึ้น
ยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์: โมดูลควบคุมและระบบเรดาร์ในระบบยานยนต์สามารถใช้เทคโนโลยี SIP เพื่อรวมโมดูลการทำงานที่แตกต่างกันอย่างรวดเร็ว

4. แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของ SOC และ SIP

แนวโน้มในการพัฒนา SOC:
SOC จะยังคงพัฒนาไปสู่การบูรณาการที่สูงขึ้นและการบูรณาการที่แตกต่างกันซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการรวมตัวของโปรเซสเซอร์ AI มากขึ้นโมดูลการสื่อสาร 5G และฟังก์ชั่นอื่น ๆ การขับเคลื่อนวิวัฒนาการของอุปกรณ์อัจฉริยะต่อไป

แนวโน้มในการพัฒนา SIP:
SIP จะพึ่งพาเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงมากขึ้นเช่นความก้าวหน้าของบรรจุภัณฑ์ 2.5D และ 3D เพื่อชิปแพ็คเกจที่แน่นหนาด้วยกระบวนการและฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

5. บทสรุป

SOC เป็นเหมือนการสร้างตึกระฟ้าซูเปอร์สแต่นอเนกประสงค์โดยให้ความสำคัญกับโมดูลการทำงานทั้งหมดในการออกแบบเดียวเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงมากสำหรับประสิทธิภาพขนาดและการใช้พลังงาน ในทางกลับกัน SIP นั้นเป็นเหมือน "บรรจุภัณฑ์" ชิปการทำงานที่แตกต่างกันในระบบโดยเน้นไปที่ความยืดหยุ่นและการพัฒนาอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่ต้องการการปรับปรุงอย่างรวดเร็ว ทั้งสองมีจุดแข็งของพวกเขา: SOC เน้นประสิทธิภาพของระบบที่ดีที่สุดและการเพิ่มประสิทธิภาพขนาดในขณะที่ SIP เน้นความยืดหยุ่นของระบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรการพัฒนา