如何利用系統(tǒng)級封裝解決方案加快上市時間

電子市場的當前趨勢是以越來越低的成本尋求具有越來越高集成度的解決方案。在這種情況下，系統(tǒng)級封裝 （SiP） 代表了需要具有高級功能的小型化產(chǎn)品的市場的理想解決方案。SiP 解決方案在同一個封裝中集成了不同的技術(shù)，實現(xiàn)了高度集成和緊湊的占位面積。SiP 器件的使用使客戶能夠簡化設計階段，縮短應用程序的開發(fā)時間，從而縮短上市時間。

Octavo Systems 的 SiP 設備

Octavo Systems 是設計和提供高質(zhì)量、創(chuàng)新的 SiP 解決方案的領(lǐng)先公司。該公司的目標是讓每個人都可以使用 SiP 技術(shù)，從而不斷開發(fā)越來越小、更具創(chuàng)新性和成本競爭力的產(chǎn)品。Octavo Systems 由三位在德州儀器 （TI） 擁有豐富經(jīng)驗的高級領(lǐng)導于 2013 年創(chuàng)立，基于對摩爾定律的全新詮釋，根據(jù)摩爾定律，半導體行業(yè)正在從硅上集成 （SoC） 的概念過渡到與硅集成 （SiP） 的概念。 。

SiP 器件也稱為多芯片模塊 （MCM），可為設計人員帶來顯著優(yōu)勢，包括：

縮短上市時間

縮小尺寸

降低項目開發(fā)成本。

SiP 基本上類似于標準 IC 封裝，這意味著它可以通過標準的貼片機、回流焊和制造工藝。主要區(qū)別在于，在 SiP 內(nèi)部你有一個完整的系統(tǒng)。更具體地說，Octavo 的 SiP 包括高性能處理器系統(tǒng)、DDR 內(nèi)存、電源管理 IC 以及與之配套的所有無源組件。

“我們的目標是幫助我們的客戶實現(xiàn)三個目標：更快的設計周期和上市時間、更小的尺寸和最低的總擁有成本”，Octavo Systems 營銷和戰(zhàn)略副總裁 Greg Sheridan 說。

Octavo Systems 開發(fā)的產(chǎn)品遵循基于持續(xù)創(chuàng)新和集成的進化邏輯。2016 年開發(fā)的第一款產(chǎn)品是 OSD335x SiP 系列，基于 TI 的 AM335x 處理器，包含 Arm Cortex A8 內(nèi)核。隨后在 2020 年推出了基于 ST STM32MP15x 處理器的 OSD32MP1 系列，其中包含與 Arm Cortex M4 配對的 Arm Cortex A7 內(nèi)核。2022 年推出了最具創(chuàng)新性的 SiP，即基于 AMD-Xilinx Zinq Ultrascale + MPSoC 架構(gòu)的 OSDZU3 系列，其中包括四個 Arm Cortex A53 內(nèi)核、兩個 Arm Cortex R5 內(nèi)核和可編程邏輯。

圖 1 詳細顯示了構(gòu)成 OSDZU3 系列 SiP 的部件。在尺寸僅為 20.5mm x 40mm 的超薄 784 引腳 BGA 封裝中包含：AMD-Xilinx MPSoC ZU3、LPDDR4 和 EEPROM 存儲器、PMIC、振蕩器、QSPI 接口和所有必需的無源元件。

圖 1 OSDZU3 SiP 的詳細視圖 – 系統(tǒng)封裝

“我們必須面對這個設備的最大挑戰(zhàn)之一是簡化設計。我們通過處理客戶在設計中必須處理的兩個更復雜的組件來實現(xiàn)這一目標：DDR 和電源解決方案”，Sheridan 說。

“如果您嘗試僅使用分立元件設計此設備，您最終會得到一個需要 13 個電源域的解決方案，因為 XCZU3、LPDDR4 和所有 I/O 接口需要不同的電源域。另一方面，像 OSDZU3 這樣的 SiP 設計只需要一個電源域 （+5V），提供相同的 I/O 功能并在內(nèi)部處理所有技術(shù)細節(jié)。此外，您不必擔心高速 DDR 存儲器的所有復雜性（阻抗控制、信號完整性和走線長度匹配），您只需連接系統(tǒng)所需的輸入和輸出信號。

“目前，我們是唯一一家將這種級別的集成集成到 SiP 中的公司。除了非常復雜之外，這些系統(tǒng)還會產(chǎn)生大量熱量。我們的設計已經(jīng)了解并解決了熱管理問題，因此客戶不必擔心”，Sheridan 說。

Octavo Systems 首席技術(shù)官 Erik Welsh 表示：“需要強調(diào)的一個重要方面是，通過 SiP，客戶仍然可以獲得與分立解決方案相同的性能和功能。這意味著用戶可以訪問離散系統(tǒng)中所有可用的 I/O，以及所有不同的電源模式?！?/p>

為了支持如此高的集成度，需要使用多層（六層基板）PCB。印刷電路板經(jīng)過精心設計，可平衡所有不同的 IR 壓降、電流和走線幾何形狀，確保保留所有功能。采用 1mm 間距 BGA 的 OSDZU3 封裝可實現(xiàn)低成本 PCB 設計規(guī)則。

客戶還可以利用 Octavo Systems 圍繞 OSDZU3 SiP 開發(fā)的專用參考板，它基于 Avnet 的 UltraZedPCIe 載卡，是一款通用板，具有：OSDZU3 系統(tǒng)級封裝、四層 PCB 設計和開放式硬件。該參考板配備 FMC 低引腳數(shù)連接器、USB-C 和 USB2host、顯示端口、SATA 主機、LVDS Display + Touch、1Gb 以太網(wǎng)和用于非易失性存儲的 micro SD 卡，該參考板預裝了 PetaLinux 分發(fā)和輸出開箱即用的演示。大多數(shù) I/O 已從 XCZU3 引出到各種連接器，允許用戶進行不同的原型設計。

“關(guān)于應用程序，我們看到它們受到兩個主要關(guān)鍵因素的驅(qū)動：大小和速度。在尺寸方面，SiP 可用于可穿戴設備、虛擬現(xiàn)實和汽車（平視顯示器），以及便攜式醫(yī)療儀器和工業(yè)實施。所有這些設備都是電池供電的，而且非常小。另一方面，有些客戶的最大價值在于他們提供的 IP，例如醫(yī)學成像、視頻分發(fā)系統(tǒng)、工業(yè)應用和機器人技術(shù)，”Sheridan 說。

“無論技術(shù)的物理尺寸如何，SiP 都是經(jīng)過驗證且可靠的解決方案，可確?？s短上市時間，同時在廣泛的應用中提供終極的多功能性能?！?/p>

審核編輯：郭婷