Framsteg inom system-i-paket (SIP) teknik

Utvecklingen av System-in-Package (SIP) -teknologi har fått beundran för sin exceptionella förmåga att slå samman olika chips till en enhetlig modul och överskrida de konventionella förpackningsgränserna.SIP harmoniskt samlar en mångfaldig mängd komponenter, inklusive dedikerade processorer som hanterar beräkning med effektivitet, DRAM för snabb minneåtkomst och flashminne för långsiktiga lagringslösningar.Dessutom är passiva element som motstånd, kondensatorer, kontakter och antenner sömlöst förenade på ett enda underlag.Denna omfattande integration ger skapandet av kompakta, men ändå djupt kapabla enheter, vilket minskar beroendet av kompletterande komponenter inom enhetsenheter.

Katalog

SIP -förpackningsteknik

SIP -paketteknik Förvandlar framtiden och går utöver Moores lag eftersom den obevekliga strävan efter tunnare, kraftfullare smartphones leder till en revolution i hur dessa enheter byggs.Konsumenter vill ha enheter som inte bara är Kraftfull och funktionsrik men också smal och lätt.Denna önskan har guidat utvecklingen av smartphones under det senaste decenniet och fortsätter att påverka framtida mönster.Till exempel har iPhone blivit tunnare under åren och flyttat från cirka 12 mm tjock till bara 7,5 mm med iPhone XS, vilket visar en tydlig trend: Människor föredrar tunnare, mer kompakta telefoneräven när dessa telefoner packar i mer tekniska funktioner.Att balansera snyggt med kraftfulla funktioner har blivit en viktig utmaning inom elektronikdesign.

Dagens smartphones är mycket mer än bara verktyg för kommunikation;Det är komplexa enheter med funktioner som avancerade kamerasystem, kontaktlösa betalningstekniker, dubbla SIM -funktioner och säkerhetsfunktioner som ansikts- och fingeravtrycksigenkänning.Men eftersom dessa funktioner har blivit mer avancerade har batteritekniken inte hållit upp, vilket skapat ett gap i krafteffektiviteten.För att ta itu med dessa problem använder tillverkare nya integrationsteknologier, särskilt System-i-paket (SIP), som hjälper till att passa mer i mindre utrymme.Införandet av 5G har gjort mönster ännu mer komplexa, vilket kräver mer utrymme för ny hårdvara, såsom ses i tidiga 5G -telefoner som Moto Z3 och Galaxy S10 5G, som var tjockare och bulkigare.Huawei Mate X hanterade en tjocklek på bara 5,4 mm men behövde fortfarande passa in en hel del ny teknik som en trippelkamerainställning och flera 5G-antenner, vilket visar de tuffa val som ingenjörer måste göra för att hålla enheter smala men ändå kraftfulla.

För att hantera den ökande komplexiteten i smarttelefondesign, SIP -teknik har blivit avgörande.Till skillnad från äldre mönster som sätter många funktioner i ett chip, sätter SIP flera chips och komponenter i ett kompakt paket.Denna metod bryter förbi de gränser som fastställts enligt Moores lag, vilket möjliggör Mer avancerade funktioner i mindre enheter.SIP -teknik har flera fördelar;Det förenklar hur inre delar är ordnade och minskar utvecklingstiden.Till exempel använde iPhone 7 Plus SIP för att använda sitt interna utrymme bättre och passade fler funktioner utan att göra telefonen större eller långsammare.SIP kan också arbeta med olika material som kisel, galliumarsenid och kisel-gymanium, viktigt för högpresterande delar, vilket säkerställer både kostnadseffektivitet och stark prestanda.

Den växande användningen av SIP -teknik förändrar hur elektroniska enheter tillverkas.Den kombinerar processer som en gång var separata, såsom chipskapande, förpackning och montering, som kräver extremt exakt arbete, ofta ner till mikron.Denna förändring har lett till intensiv konkurrens bland stora branschaktörer som TSMC, NLM och Hon Hai och uppmuntrat partnerskap som driver tekniska gränser ytterligare.När prylar fortsätter att utvecklas i storlek, kraft och funktioner, sticker SIP ut som en viktig drivkraft för innovation.Genom att hjälpa ingenjörer att bryta igenom de fysiska och tekniska gränserna för Moores lag, SIP -teknik omformar hur enheter byggs och banar vägen för nästa generation elektronik.

SIP som den utvecklande tekniken för mobiltelefoner i 5G -eran

När världen övergår till 5G -eran, driver stora globala telekomoperatörer redan framåt med utplaceringsplaner.Av Oktober 2019, Huawei hade säkrat över 60 kommersiella 5G -kontrakt över hela världen och skickat 400 000 5G Massive Mimo AAUS.Marknadsundersökningar från CCS Insight belyser att även om endast 0,6% av mobiltelefoner som skickades 2019 var 5G-aktiverade, beräknas detta antal växa exponentiellt.År 2023 förväntas 5G -telefoner utgöra 50% av de globala mobilförsändelserna och når en häpnadsväckande totalt cirka 900 miljoner enheter.

Varför SIP är avgörande för 5G mobilteknologi?

Övergången till högre frekvensband är avgörande för 5G, eftersom lägre sub-3 GHz-band redan är mättade med befintlig nätverksanvändning.3 till 6 GHz mitten av band förväntas bli det primära spektrumet för 5G, vilket säkerställer bred täckning, medan frekvenser över 6 GHz kommer att hantera ultra-snabb dataöverföring i stads- och tätbefolkade områden.Denna förskjutning lägger till komplexitet till smarttelefondesign, särskilt för att hantera det växande antalet RF -komponenter som behövs för att hantera det ökade frekvensområdet.

Smartphones måste nu fungera över flera generationer av mobilnät - 2G, 3G, 4G och 5G - förstärker behovet av kompakta och mycket integrerade moduler.För perspektiv kostar RF -halvledarkomponenter i en 5G -telefon ungefär $ 25 per enhet, vilket är dubbelt så mycket som kostnaden i en 4G -telefon, enligt Qorvo.Denna ökning återspeglar den ökade komplexiteten i att integrera dessa tekniker och driva ett växande beroende av SIP (system-i-paket) teknik.

Hur SIP adresserar integrationsutmaningar i 5G -telefoner?

Antagandet av SIP -teknik revolutionerar 5G -smartphones genom att effektivisera integrationen av olika komponenter.Här är några viktiga aspekter av dess tillämpning:

Multi-generationens kompatibilitet-För att säkerställa bakåtkompatibilitet med äldre nätverk som 2G, 3G och 4G, 5G -telefoner kräver SIP -moduler som kan stödja ett brett spektrum av frekvenser och operativa standarder.Denna bakåtkompatibilitet ger en betydande komplexitet till RF-front-end-mönster, men SIP hjälper till att hantera detta genom att konsolidera komponenter till kompakta, effektiva moduler.

Millimeter-vågstöd-Med introduktionen av Millimeter-Wave (MMWAVE) -teknologi i 5G måste SIP-design nu inkludera AIP (antenn-i-paket) -moduler som integrerar millimetervågantenner med RF-front-end-komponenter.Detta är viktigt för att uppnå höga hastigheter och låga latens som MMWave -band lovade.

Avancerad systemintegration-Framtida framsteg inom SIP -teknik kommer att fokusera på att integrera basbandsprocessorer, minne och digitala komponenter i större och effektivare paket.Denna omfattande integration är nödvändig för att möta kraven från allt mer komplexa 5G -system, samtidigt som enheterna håller enheterna lätta och kompakta.

Den växande efterfrågan på AIP i millimetervåg 5G

Övergången till millimetervågband utgör unika utmaningar för enhetstillverkare.Högfrekventa signaler kräver betydligt mindre antenner-runt 2,5 mm i storlek-för att matcha deras kortare våglängder.Dessa kompakta antenner är viktiga för effektiva högfrekventa prestanda, särskilt i smartphones som använder MIMO (multipel inmatning av flera utgångar) för att förbättra signaltäckningen och tillförlitligheten.

Branschledare som Qualcomm har redan kommersialiserat AIP -moduler för att tillgodose dessa behov.Till exempel är QTM052-modulen en standardiserad lösning som används i Samsungs Galaxy S10 5G, vilket möjliggör effektiv millimetervågoperation.Men inte alla tillverkare förlitar sig på moduler utanför hyllan.Företag som Apple förväntas utveckla egna AIP -lösningar anpassade efter deras unika mönster.Denna anpassning gör det möjligt för tillverkare att optimera prestanda, men den kräver också betydande investeringar - troligtvis under miljarder under de kommande åren.

Användning av SIP -teknik för Apples bärbara enheter

Apple ser på bärbara IoT -enheter som centrala för sitt uppdrag att förbättra människors hälsa, en vision som VD Tim Cook har beskrivit som potentiellt Apples viktigaste samhällsbidrag.Detta engagemang är tydligt i företagets utveckling av plattformar som ResearchKit, HealthKit och CareKit.Dessa verktyg ansluter bärbar teknik med sjukvårdens ekosystem, vilket gör det möjligt för partnerskap med framstående institutioner som Stanford University School of Medicine för att främja medicinsk forskning och patientvård.

Apple Watch, som introducerades 2015, exemplifierar Apples sofistikerade strategi för miniatyrisering och teknik.Den innehåller nästan 900 komponenter i en kompakt design genom att använda system inom paketet (SIP).Denna innovativa teknik kombinerar viktiga komponenter - inklusive CPU, lagrings- och kommunikationsmoduler som WiFi och NFC - till en enda modul bara 1 mm tjock.Inom SIP -ramverket arbetar över 20 chips och 800 komponenter tillsammans för att driva klockans olika funktionaliteter, såsom ljud, beröringskänslighet och krafthantering.Resultatet är en sömlös integration av teknik som balanserar prestanda, energieffektivitet och fysiska begränsningar.

Apple har också utökat användningen av SIP -teknik till andra bärbara.Till exempel förlitar AirPods Pro, som släpptes i slutet av oktober, på denna metod för att stödja avancerade funktioner som aktiv brusavbrott.Denna integration visar hur SIP tillåter komplexa funktioner att fungera pålitligt inom små, lätta enheter, där rymd- och energieffektivitet är till en premium.

Utvecklingen av den globala elektroniken fokuserar alltmer på att slå samman multifunktionalitet med energieffektiva mönster, och SIP-teknik spelar en viktig roll i denna förskjutning.Till skillnad från traditionella metoder som enbart syftar till att minska kraftförbrukningen och öka bearbetningskraften i linje med Moores lag, hanterar SIP utmaningarna med att skapa mindre, kraftfullare chips för att möta specifika konsumenternas krav - förvärva vad som kallas "Beyond Moores lag."När aptiten för högpresterande, kompakta enheter växer har SIP blivit en hörnsten i halvledarindustrin.För Apple handlar denna teknik inte bara om att förbättra wearables;Det är en viktig drivkraft i företagets pågående strävan efter hälsofokuserad innovation.

Vanliga frågor [FAQ]

1. Hur bidrar system-i-paket (SIP) till framsteg inom halvledarteknologi?

Det fokuserar på rollen och påverkan av SIP i halvledarminiatyrisering och integration.Innehåller ett funktionellt elektroniskt system eller undersystem som är integrerat och miniatyriserat genom IC-monteringsteknologier.

2. Vilka är de viktigaste skillnaderna mellan System-in-Package (SIP) och System-on-Chip (SOC) -teknologier?

Ramar jämförelsen i termer av deras distinkta egenskaper och tillämpningar.SIP hänvisar till kapsling av en eller flera av CPU: er, mikrokontroller, DSP: er, andra acceleratorer och multifunktionella chips i ett enda paket.SOC hänvisar till kapsling av en eller flera av CPU: er, mikrokontroller, DSP: er, andra acceleratorer eller stödjande hårdvara i ett enda chip.