嵌入式存儲封裝技術SiP、SOC、MCP、PoP的區別

長時間以來,多芯片封裝(MCP)滿足了在越來越小的空間里加入更多性能和特性的需求。很自然地就會希望存儲器的MCP能夠擴展到包含如基帶或多媒體處理器等ASIC。但這實現起來會遇到困難,即高昂的開發成本以及擁有/減小成本。如何解決這些問題呢?層疊封裝(PoP)的概念逐漸被業界廣泛接受。

PoP(Packaging on Packaging),即堆疊組裝,又稱爲疊層封裝。POP採用兩個或兩個以上的BGA(球柵陣列封裝)堆疊而成的一種封裝方式。一般POP疊層封裝結構採用了BGA焊球結構,將高密度的數字或或混合信號邏輯器件集成在POP封裝的底部,滿足了邏輯器件多引腳的特點。PoP作爲一種新型的高集成的封裝形式,主要應用在現代的智能手機、數碼相機等便攜式電子產品中,作用非常廣泛。
嵌入式存儲封裝技術SiP、SOC、MCP、PoP的區別

MCP是在一個塑料封裝外殼內,垂直堆疊大小不同的各類存儲器或非存儲器芯片,是一種一級單封裝的混合技術,用此方法節約小巧印刷電路板PCB空間。

SIP從架構上來講, SiP 是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現一個基本完整的功能。SiP從終端電子產品角度出發,不是一味關注芯片本身的性能/功耗,而是實現整個終端電子產品的輕薄短小、多功能、低功耗,在行動裝臵與穿戴裝臵等輕巧型產品興起後, SiP需求日益顯現。
嵌入式存儲封裝技術SiP、SOC、MCP、PoP的區別
SoC的基本概念是在同一片裸片上集成更多的器件,以達到減少體積、增強性能和降低成本的目的。但在項目生命週期非常短、成本要求非常苛刻的移動電話市場,SoC解決方案有很大的侷限性。從存儲器配置的角度看,不同類型的存儲器需要大量邏輯,掌握不同的設計規則和技術是非常大的挑戰,會影響開發時間和應用所要求的靈活性。

SOC和SIP

SoC 與 SIP 是極爲相似,兩者均將一個包含邏輯組件、內存組件,甚至包含被動組件的系統,整合在一個單位中。 SoC 是從設計的角度出發,是將系統所需的組件高度集成到一塊芯片上。 SiP 是從封裝的立場出發,對不同芯片進行並排或疊加的封裝方式,將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件,以及諸如 MEMS 或者光學器件等其他器件優先組裝到一起,實現一定功能的單個標準封裝件。

從集成度而言,一般情況下, SoC 只集成 AP 之類的邏輯系統,而 SiP 集成了AP+mobileDDR,某種程度上說 SIP=SoC+DDR,隨着將來集成度越來越高, emmc也很有可能會集成到 SiP 中。從封裝發展的角度來看,因電子產品在體積、處理速度或電性特性各方面的需求考量下, SoC 曾經被確立爲未來電子產品設計的關鍵與發展方向。但隨着近年來 SoC生產成本越來越高,頻頻遭遇技術障礙,造成 SoC 的發展面臨瓶頸,進而使 SiP 的發展越來越被業界重視。
嵌入式存儲封裝技術SiP、SOC、MCP、PoP的區別

從MCP到PoP的發展道路

在單個封裝內整合了多個Flash NOR、NAND和RAM的Combo(Flash+RAM)存儲器產品被廣泛用於移動電話應用。這些單封裝解決方案包括多芯片封裝(MCP)、系統級封裝(SiP)和多芯片模塊(MCM)。

在體積越來越小的移動電話中提供更多功能的需求是MCP發展的主要驅動力,然而,開發既能增強性能又要保持小型尺寸的解決方案面臨着艱鉅的挑戰。不僅尺寸是個問題,性能也存在問題,如當要與移動電話中的基帶芯片組或多媒體協處理器配合工作時,要使用具有SDRAM接口和DDR接口的MCP存儲器。

PoP堆疊封裝是一種以較高集成度實現微型化的良好方式,在堆疊封裝中,封裝外封裝(PoP)對封裝行業越來越重要,特別是手機方面的應用,因爲這種技術可堆疊高密度的邏輯單元。
POP封裝的優點:
1、存儲器件和邏輯器件可以單獨地進行測試或替換,保障了良品率;
2、雙層POP封裝節省了基板面積, 更大的縱向空間允許更多層的封裝;
3、可以沿PCB的縱向將Dram,DdramSram,Flash,和 微處理器進行混合裝聯;
4、對於不同廠家的芯片, 提供了設計靈活性,可以簡單地混合裝聯在一起以滿足客戶的需求,降低了設計的複雜性和成本;
5、目前該技術可以取得在垂直方向進行層芯片外部疊加裝聯;
6、頂底層器件疊層組裝的電器連接,實現了更快的數據傳輸速率,可以應對邏輯器件和存儲器件之間的高速互聯。

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