系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)

逍遙設(shè)計(jì)自動(dòng)化

Si3P框架簡(jiǎn)介
. P# O9 e6 A% b, S. o* O) F8 T7 g系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)代表電子封裝技術(shù)的重大進(jìn)步，將多個(gè)有源和無(wú)源元件組合在單個(gè)封裝中。本文通過(guò)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(gè)方面[1]。
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SiP概念可以通過(guò)Si3P更好地理解，將"i"擴(kuò)展為三個(gè)關(guān)鍵要素：集成、互連和智能。

  Z( N' N- N5 ]圖1展示了SiP向Si3P的擴(kuò)展，說(shuō)明一個(gè)"i"如何轉(zhuǎn)變?yōu)榇�表集成、互連和智能的三個(gè)"i"。

SiP的集成層次
) H& F1 d; Q9 I; v' H2 G5 ?0 eSiP集成發(fā)生在三個(gè)不同層次：芯片級(jí)、印制電路板級(jí)和封裝級(jí)。每個(gè)層次都具有獨(dú)特的挑戰(zhàn)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)機(jī)會(huì)。

# T# n: r9 y) t1 }) e圖2展示了電子系統(tǒng)集成的三個(gè)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)。

互連架構(gòu)
: s0 j1 C% w$ dSiP的互連包括三個(gè)主要領(lǐng)域：電磁(EM)、熱力和力學(xué)。對(duì)于電磁互連，信號(hào)完整性和傳輸路徑優(yōu)化尤為重要。

圖3顯示了從芯片到封裝的信號(hào)傳輸路徑，說(shuō)明了各種互連元素。
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熱管理方案
SiP的熱管理需要仔細(xì)考慮熱傳遞路徑。熱結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線(xiàn)有助于分析散熱特性。

5 K/ A5 ~$ Z7 D& J) Q/ F圖4顯示了熱結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線(xiàn)，展示了不同材料的熱阻和熱容量變化。

對(duì)于高功率應(yīng)用，可能需要特殊的散熱通道來(lái)有效管理熱量。
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4 x- j$ l5 D2 u& S2 ~& b& T圖5說(shuō)明了SiP設(shè)計(jì)中通過(guò)特殊散熱通道進(jìn)行散熱的方式。
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機(jī)械設(shè)計(jì)考慮
力學(xué)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(lèi)型具有不同的力學(xué)處理能力。
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( R' m& F8 a3 O, Z# ~圖6比較了QFN和QFP封裝類(lèi)型，展示其不同的結(jié)構(gòu)特征。
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4 b2 a9 ^2 ~5 Q. u智能化與測(cè)試策略
- T1 }; Q2 x7 ~4 ~SiP的智能化包括系統(tǒng)功能、測(cè)試和軟件集成。
測(cè)試包括機(jī)器級(jí)和板級(jí)驗(yàn)證。

圖7解釋了SiP器件的機(jī)器測(cè)試原理。

3 a0 W8 ]4 b) f+ x- ?& u0 O  p* x歷史演進(jìn)
8 I1 Q0 S- |2 R! J9 T' U! `0 Z* ^* N電子集成的歷史發(fā)展顯示了SiP如何成為關(guān)鍵技術(shù)。

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。
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概念框架與未來(lái)展望
Si3P概念可以通過(guò)類(lèi)比來(lái)理解：集成類(lèi)似于建造房屋，互連類(lèi)似于修建道路，智能類(lèi)似于人類(lèi)居住者。

  q* U( [4 H- c0 Y6 o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(yīng)用之間的關(guān)系。

2 Q* Z5 X% n% H% l/ H% l4 a" {* p+ {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(shí)代，傳統(tǒng)縮放面臨物理限制時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)顯示出特殊優(yōu)勢(shì)。
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: X) X7 d- B' Q1 [圖10提供了Si3P的概念理解，說(shuō)明其三個(gè)主要組成部分。

. h" }4 _5 n& |' q4 @) E應(yīng)用與實(shí)施
這項(xiàng)技術(shù)在消費(fèi)電子到航空航天等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用�，F(xiàn)代智能手機(jī)就集成了多個(gè)協(xié)同工作的SiP系統(tǒng)。每個(gè)SiP可以處理特定功能，如感測(cè)、處理或通信，同時(shí)保持與其他系統(tǒng)組件的兼容性。

SiP設(shè)計(jì)需要仔細(xì)考慮應(yīng)用場(chǎng)景。例如，用于空間探索的SiP必須考慮輻射效應(yīng)和自主運(yùn)行能力，而用于智能手機(jī)的SiP則必須優(yōu)先考慮功率效率和緊湊形態(tài)。

測(cè)試和調(diào)試是SiP開(kāi)發(fā)中的重要部分，通常占用超過(guò)一半的開(kāi)發(fā)時(shí)間。各種測(cè)試，包括功能、性能、機(jī)械強(qiáng)度、熱沖擊和可靠性測(cè)試，確保最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
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! G. T- |5 [& }3 Q+ g* C  Q, D軟件在SiP功能中發(fā)揮著越來(lái)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(tái)，軟件實(shí)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(yīng)用軟件和驗(yàn)證與調(diào)試的測(cè)試軟件。
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9 d5 [/ {+ }% ~3 G5 U  p* ~參考文獻(xiàn)
; @1 D, t; Y* o: }) q1 N[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.

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