电子工程专辑
UBM China

小型化、集成化——论SIP技术对减轻卫星载荷的重要性

上网日期: 2015年09月10日 ?? 作者: 李凯 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友

关键字:微封装技术? SoC技术? MCM封装?

一、封装技术的发展

 

随着航空航天系统对于小型化、低功耗、高性能、高可靠性的要求,传统PCB板上系统(SOB)的设计方案的缺点越来越明显。由于芯片、模块的体积和功耗的限制,PCB板尺寸和功耗不能无限制减小。单个芯片的封装尺寸通常在mm到cm量级,但PCB板上的走线长度通常在1cm~50cm量级,过大的封装和走线造成损耗大、寄生参数多,限制了系统性能的提升。同时由于系统功能复杂,使用大量分立器件造成系统故障点多,整机可靠性降低。

为了解决传统板上系统设计的弊端,航空航天领域也逐渐开始采用在通信、计算机及消费类电子广泛使用的微封装、微组装技术,来提高系统的集成度和可靠性。

典型的微封装、微组装技术有SoC、MCM、SiP、SoP等。

SoC技术最早出现于上世纪80年代,用于把多个功能模块集成到一个晶片上,主要用于通信、计算机、网络等高性能领域,典型的如NVIDIA的Tegra, Freescale的Vybrid以及下图所示Intel的Core系列多核处理器等。SOC的特点是把相同工艺的多个功能模块集成到1个单一晶片上,系统性能高、功耗低,是商用一体化芯片解决方案的首选. 其基本要求是要在同种半导体材料上实现, 而对于综合了GaAs、GaN及锗硅工艺的航空航天领域,则较难以实现。

  

MCM也是上世纪80年代出现的一种封装技术,其特点是把多个芯片甚至裸Die通过金丝键合线以及基底材料集成到一个封装里。MCM封装后的模块尺寸和成本可以降低很多,同时由于模块内的各个芯片不需要单独封装,且芯片间走线更短,所以可以提供更好的传输性能。另外由于集成度高,容易进行集中的屏蔽和保护,所以比起采用分立器件系统可靠性更高。 MCM技术可以把不同工艺的晶片集成在一个封装里,因此使用非常灵活,可以构建模拟、数字、射频以及电阻、电容等无源器件的混合系统。下图分别是IBM和波音公司开发的两款MCM芯片。

小型化、集成化——论SIP技术对减轻卫星载荷的重要性(电子工程专辑)
图1:IBM Power5处理器和Boeing公司的MCM控制芯片

SiP是上世纪90年代出现的封装技术,可以认为是MCM技术的升级版。SiP封装技术除了像MCM一样可以进行多个不同工艺晶片的平面封装以外,还可以进行裸Die或者封装的立体3D堆叠,进一步提高了封装密度。目前广泛应用于手机、PAD等便携式消费电子设备里,典型的如Apple公司在iWatch里的核心模块以及相控阵雷达里使用的T/R模块等。

小型化、集成化——论SIP技术对减轻卫星载荷的重要性(电子工程专辑)
图2:iWatch里使用的SiP模块及射频T/R SiP模块

SoP是本世纪初出现的一种封装技术,可以认为是SiP技术的进一步升级。除了像SiP一样可以完成多种晶片、无源器件的3D堆叠和封装以外,还采用了薄膜技术和纳米材料把一些常用的无源器件如电阻、电容、滤波器、波导、耦合器、天线甚至生物传感器等直接集成到封装基底上。这使得基底上的走线长度从mm量级减小到了um甚至nm量级,进一步提高了系统性能和集成度。下图是一个SoP芯片应用的例子。

小型化、集成化——论SIP技术对减轻卫星载荷的重要性(电子工程专辑)
图3:典型的SoP系统

由此可见,SoC、MCM、SiP、SoP等技术各有自己的特点和应用领域。为了实现航天电子系统的小型化并提高可靠性,MCM和SIP是特别适合系统级小型化设计可以采用的微封装、微组装技术,同时可以重点关注SOP技术的发展并做相应的技术储备。

第二页:微封装技术的挑战

第三页:关键功能模块表征


1???2???3?下一页?最后一页





我来评论 - 小型化、集成化——论SIP技术对减轻卫星载荷的重要性
评论:
*? 您还能输入[0]字
分享到: 新浪微博 qq空间
验证码:
????????????????
?

关注电子工程专辑微信
扫描以下二维码或添加微信号“eet-china”

访问电子工程专辑手机网站
随时把握电子产业动态,请扫描以下二维码

?

5G网络在提供1Gbps至10Gbps吞吐量方面具有很好的前途, 并且功耗要求比今天的网络和手机都要低,同时还能为关键应用提供严格的延时性能。本期封面故事将会与您分享5G的关键技术发展,以及在4G网络上有怎样的进步。

?
?
有问题请反馈
推荐到论坛,赢取4积分X