如何利用系統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，系統級封裝 （SiP） 代表了需要具有高級功能的小型化產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，實現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 是設計和提供高質量、創新的 SiP 解決方案的領先公司。該公司的目標是讓每個人都可以使用 SiP 技術，從而不斷開發越來越小、更具創新性和成本競爭力的產品。Octavo Systems 由三位在德州儀器 （TI） 擁有豐富經驗的高級領導于 2013 年創立，基于對摩爾定律的全新詮釋，根據摩爾定律，半導體行業正在從硅上集成 （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勢，包括：

縮短上市時間

縮小尺寸

降低項目開發成本。

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。主要區別在于，在 SiP 內部你有一個完整的系統。更具體地說，Octavo 的 SiP 包括高性能處理器系統、DDR 內存、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 營銷和戰略副總裁 Greg Sheridan 說。

Octavo Systems 開發的產品遵循基于持續創新和集成的進化邏輯。2016 年開發的第一款產品是 OSD335x SiP 系列，基于 TI 的 AM335x 處理器，包含 Arm Cortex A8 內核。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 內核。2022 年推出了最具創新性的 SiP，即基于 AMD-Xilinx Zinq Ultrascale + MPSoC 架構的 OSDZU3 系列，其中包括四個 Arm Cortex A53 內核、兩個 Arm Cortex R5 內核和可編程邏輯。

圖 1 詳細顯示了構成 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 – 系統封裝

“我們必須面對這個設備的最大挑戰之一是簡化設計。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 功能并在內部處理所有技術細節。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，這些系統還會產生大量熱量。我們的設計已經了解并解決了熱管理問題，因此客戶不必擔心”，Sheridan 說。

Octavo Systems 首席技術官 Erik Welsh 表示：“需要強調的一個重要方面是，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 封裝可實現低成本 PCB 設計規則。

客戶還可以利用 Octavo Systems 圍繞 OSDZU3 SiP 開發的專用參考板，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 低引腳數連接器、USB-C 和 USB2host、顯示端口、SATA 主機、LVDS Display + Touch、1Gb 以太網和用于非易失性存儲的 micro SD 卡，該參考板預裝了 PetaLinux 分發和輸出開箱即用的演示。大多數 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。

“關于應用程序，我們看到它們受到兩個主要關鍵因素的驅動：大小和速度。在尺寸方面，SiP 可用于可穿戴設備、虛擬現實和汽車（平視顯示器），以及便攜式醫療儀器和工業實施。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，例如醫學成像、視頻分發系統、工業應用和機器人技術，”Sheridan 說。

“無論技術的物理尺寸如何，SiP 都是經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