Bai SoC (System on Chip) bai SiP (System in Package) zirkuitu integratu modernoen garapenean mugarri garrantzitsuak dira, sistema elektronikoen miniaturizazioa, eraginkortasuna eta integrazioa ahalbidetzen baitute.
1. SoC eta SiP-en definizioak eta oinarrizko kontzeptuak
SoC (System on Chip) - Sistema osoa txip bakarrean integratzea
SoC etxe orratz baten antzekoa da, non modulu funtzional guztiak diseinatu eta txip fisiko berean integratzen diren. SoC-ren ideia nagusia sistema elektroniko baten osagai nagusi guztiak txip bakarrean integratzea da, prozesadorea (CPU), memoria, komunikazio moduluak, zirkuitu analogikoak, sentsore interfazeak eta beste hainbat modulu funtzional barne. SoC-ren abantailak integrazio maila altuan eta tamaina txikian datza, errendimenduan, energia kontsumoan eta dimentsioetan onura nabarmenak eskaintzen baititu, eta bereziki egokia da errendimendu handiko eta energiarekiko sentikorrak diren produktuetarako. Apple telefonoetan dauden prozesadoreak SoC txipen adibideak dira.
Adibide gisa, SoC bat hiri bateko "supereraikin" baten antzekoa da, non funtzio guztiak barruan diseinatuta dauden, eta hainbat modulu funtzional solairu desberdinak bezalakoak diren: batzuk bulego eremuak dira (prozesadoreak), beste batzuk aisialdi eremuak (memoria) eta beste batzuk komunikazio sareak (komunikazio interfazeak), guztiak eraikin berean (txipan) kontzentratuta. Horri esker, sistema osoa siliziozko txip bakarrean funtziona dezake, eraginkortasun eta errendimendu handiagoa lortuz.
SiP (System in Package) - Txip desberdinak elkarrekin konbinatzea
SiP teknologiaren ikuspegia desberdina da. Txip anitz funtzio desberdinekin pakete fisiko berean ontziratzea bezalakoagoa da. Txip funtzional anitz ontziratzeko teknologiaren bidez konbinatzean zentratzen da, SoC bezalako txip bakarrean integratzea baino. SiP-k txip anitz (prozesadoreak, memoria, RF txipak, etab.) bata bestearen ondoan edo modulu berean pilatzea ahalbidetzen du, sistema mailako irtenbide bat osatuz.
SiP kontzeptua tresna-kutxa bat muntatzearekin konpara daiteke. Tresna-kutxak tresna desberdinak izan ditzake, hala nola bihurkinak, mailuak eta zulagailuak. Tresna independenteak diren arren, guztiak kutxa bakarrean bateratuta daude erabiltzeko erosotasuna lortzeko. Ikuspegi honen abantaila da tresna bakoitza bereiz garatu eta ekoiztu daitekeela, eta behar den moduan sistema-pakete batean "muntatu" daitezkeela, malgutasuna eta abiadura eskainiz.
2. Ezaugarri teknikoak eta SoC eta SiP arteko desberdintasunak
Integrazio metodoen desberdintasunak:
SoC: Funtzio-modulu desberdinak (hala nola CPUa, memoria, S/I, etab.) zuzenean siliziozko txip berean diseinatzen dira. Modulu guztiek oinarrizko prozesu eta diseinu-logika bera partekatzen dute, sistema integratu bat osatuz.
SiP: Txip funtzional desberdinak prozesu desberdinak erabiliz fabrikatu daitezke eta gero ontziratze-modulu bakarrean konbinatu 3D ontziratze-teknologia erabiliz sistema fisiko bat osatzeko.
Diseinuaren konplexutasuna eta malgutasuna:
SoC: Modulu guztiak txipa bakarrean integratuta daudenez, diseinuaren konplexutasuna oso handia da, batez ere modulu desberdinen diseinu kolaboratiboan, hala nola digitala, analogikoa, RF eta memoria. Horrek ingeniariek domeinu arteko diseinu gaitasun sakonak izatea eskatzen du. Gainera, SoC-ko edozein modulurekin diseinu arazoren bat badago, txipa osoa berriro diseinatu beharko da, eta horrek arrisku handiak dakartza.
SiP: Aldiz, SiP-k diseinu-malgutasun handiagoa eskaintzen du. Funtzio-modulu desberdinak bereizita diseinatu eta egiaztatu daitezke sistema batean sartu aurretik. Modulu batekin arazoren bat sortzen bada, modulu hori bakarrik ordezkatu behar da, gainerako piezak eraginik gabe utziz. Horrek garapen-abiadura azkarragoak eta arrisku txikiagoak ere ahalbidetzen ditu SoC-rekin alderatuta.
Prozesuen bateragarritasuna eta erronkak:
SoC: Funtzio desberdinak, hala nola digitalak, analogikoak eta RF, txipa bakarrean integratzeak erronka handiak ditu prozesuen bateragarritasunean. Funtzio-modulu desberdinek fabrikazio-prozesu desberdinak behar dituzte; adibidez, zirkuitu digitalek abiadura handiko eta potentzia txikiko prozesuak behar dituzte, eta zirkuitu analogikoek, berriz, tentsio-kontrol zehatzagoa behar dute. Txip berean prozesu desberdin horien arteko bateragarritasuna lortzea oso zaila da.
SiP: Ontziratze-teknologiaren bidez, SiP-ek prozesu desberdinak erabiliz fabrikatutako txipak integra ditzake, SoC teknologiak dituen prozesuen bateragarritasun arazoak konponduz. SiP-ek hainbat txip heterogeneo elkarrekin lan egitea ahalbidetzen du pakete berean, baina ontziratze-teknologiaren zehaztasun-eskakizunak handiak dira.
I+G zikloa eta kostuak:
SoC: SoC-k modulu guztiak hutsetik diseinatu eta egiaztatzea eskatzen duenez, diseinu-zikloa luzeagoa da. Modulu bakoitzak diseinu, egiaztapen eta proba zorrotzak jasan behar ditu, eta garapen-prozesu orokorrak hainbat urte iraun ditzake, eta horrek kostu handiak dakartza. Hala ere, ekoizpen masiboan, unitateko kostua txikiagoa da integrazio handia dela eta.
SiP: I+G zikloa laburragoa da SiP-entzat. SiP-ek zuzenean erabiltzen dituenez egiaztatutako txip funtzionalak ontziratzeko, moduluen birdiseinurako behar den denbora murrizten du. Horri esker, produktuen merkaturatze azkarragoak egin daitezke eta I+G kostuak nabarmen murrizten dira.
Sistemaren errendimendua eta tamaina:
SoC: Modulu guztiak txip berean daudenez, komunikazio-atzerapenak, energia-galerak eta seinale-interferentziak minimizatzen dira, SoC-ri errendimenduan eta energia-kontsumoan abantaila paregabea emanez. Bere tamaina minimoa da, eta horrek bereziki egokia egiten du errendimendu eta energia-eskakizun handiko aplikazioetarako, hala nola telefonoetarako eta irudiak prozesatzeko txipetarako.
SiP: SiPren integrazio maila SoC-rena bezain altua ez den arren, txip desberdinak modu trinkoan paketatu ditzake geruza anitzeko ontziratze teknologia erabiliz, eta horrek tamaina txikiagoa ematen dio txip anitzeko irtenbide tradizionalekin alderatuta. Gainera, moduluak fisikoki paketatzen direnez siliziozko txip berean integratu beharrean, errendimendua SoC-renarekin bat ez datorren arren, aplikazio gehienen beharrak ase ditzake oraindik.
3. SoC eta SiP-erako aplikazio eszenarioak
SoC-rako aplikazio eszenarioak:
SoC normalean tamaina, energia-kontsumoa eta errendimendua behar dituzten eremuetarako egokia da. Adibidez:
Smartphone-ak: Smartphone-etako prozesadoreak (Apple-ren A serieko txipak edo Qualcomm-en Snapdragon bezalakoak) normalean SoC oso integratuak dira, CPUa, GPUa, AI prozesatzeko unitateak, komunikazio moduluak eta abar barne hartzen dituztenak, errendimendu indartsua eta energia-kontsumo txikia behar dituztenak.
Irudien prozesamendua: Kamera digitaletan eta droneetan, irudien prozesatzeko unitateek askotan prozesatzeko gaitasun paralelo sendoak eta latentzia baxua behar dituzte, eta hori SoC-ek eraginkortasunez lor dezake.
Errendimendu handiko sistema txertatuak: SoC bereziki egokia da energia-eraginkortasun eskakizun zorrotzak dituzten gailu txikietarako, hala nola IoT gailuak eta eramangarriak.
SiP-rako aplikazio eszenarioak:
SiP-ek aplikazio-eszenatoki sorta zabalagoa du, garapen azkarra eta integrazio multifuntzionala behar duten eremuetarako egokia, hala nola:
Komunikazio Ekipamendua: Oinarrizko estazioetarako, bideratzaileetarako eta abarretarako, SiP-k hainbat RF eta seinale digital prozesadore integra ditzake, produktuaren garapen zikloa bizkortuz.
Kontsumo-elektronika: erloju adimendunak eta Bluetooth entzungailuak bezalako produktuetarako, eguneratze-ziklo azkarrak dituztenentzat, SiP teknologiak produktu berrien merkaturatzea azkarrago egitea ahalbidetzen du.
Automobilgintzako elektronika: Automobilgintzako sistemetako kontrol-moduluek eta radar-sistemek SiP teknologia erabil dezakete funtzionalitate-modulu desberdinak azkar integratzeko.
4. SoC eta SiP-en etorkizuneko garapen joerak
SoC garapeneko joerak:
SoC-k integrazio handiagorantz eta integrazio heterogeneorantz eboluzionatzen jarraituko du, eta horrek AI prozesadoreen, 5G komunikazio moduluen eta beste funtzio batzuen integrazio handiagoa ekarriko du, gailu adimendunen bilakaera gehiago bultzatuz.
SiP garapeneko joerak:
SiP-k gero eta gehiago oinarrituko da ontziratze-teknologia aurreratuetan, hala nola 2.5D eta 3D ontziratze-aurrerapenetan, prozesu eta funtzio desberdinetako txipak elkarrekin estutzeko eta merkatuaren eskaera azkar aldakorrei erantzuteko.
5. Ondorioa
SoC super etxe orratz multifuntzional bat eraikitzea bezalakoagoa da, funtzio-modulu guztiak diseinu bakarrean kontzentratuz, errendimendu, tamaina eta energia-kontsumo eskakizun oso altuak dituzten aplikazioetarako egokia. SiP, berriz, funtzionalitate-txip desberdinak sistema batean "ontziratzea" bezalakoa da, malgutasunean eta garapen azkarrean zentratuz, batez ere eguneratze azkarrak behar dituzten kontsumo-elektronikoetarako egokia. Bietako bakoitzak bere indarguneak ditu: SoC-k sistemaren errendimendu optimoa eta tamainaren optimizazioa azpimarratzen ditu, eta SiP-k, berriz, sistemaren malgutasuna eta garapen-zikloaren optimizazioa.
Argitaratze data: 2024ko urriaren 28a