電子市場的當(dāng)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(gè)封裝中集成了不同的技術(shù)，實(shí)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(shè)計(jì)階段，縮短應(yīng)用程序的開發(fā)時(shí)間，從而縮短上市時(shí)間。

Octavo Systems 的 SiP 設(shè)備

Octavo Systems 是設(shè)計(jì)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(biāo)是讓每個(gè)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(yàn)的高級領(lǐng)導(dǎo)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(dǎo)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(shè)計(jì)人員帶來顯著優(yōu)勢，包括：

縮短上市時(shí)間

縮小尺寸

降低項(xiàng)目開發(fā)成本。

SiP 基本上類似于標(biāo)準(zhǔn) IC 封裝，這意味著它可以通過標(biāo)準(zhǔn)的貼片機(jī)、回流焊和制造工藝。主要區(qū)別在于，在 SiP 內(nèi)部你有一個(gè)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(biāo)是幫助我們的客戶實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)：更快的設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)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(jìn)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(gè) Arm Cortex A53 內(nèi)核、兩個(gè) Arm Cortex R5 內(nèi)核和可編程邏輯。

圖 1 詳細(xì)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(chǔ)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(xì)視圖 – 系統(tǒng)封裝

“我們必須面對這個(gè)設(shè)備的最大挑戰(zhàn)之一是簡化設(shè)計(jì)。我們通過處理客戶在設(shè)計(jì)中必須處理的兩個(gè)更復(fù)雜的組件來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：DDR 和電源解決方案”，Sheridan 說。

“如果您嘗試僅使用分立元件設(shè)計(jì)此設(shè)備，您最終會(huì)得到一個(gè)需要 13 個(gè)電源域的解決方案，因?yàn)?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(shè)計(jì)只需要一個(gè)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(xì)節(jié)。此外，您不必?fù)?dān)心高速 DDR 存儲(chǔ)器的所有復(fù)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(fù)雜之外，這些系統(tǒng)還會(huì)產(chǎn)生大量熱量。我們的設(shè)計(jì)已經(jīng)了解并解決了熱管理問題，因此客戶不必?fù)?dān)心”，Sheridan 說。

Octavo Systems 首席技術(shù)官 Erik Welsh 表示：“需要強(qiáng)調(diào)的一個(gè)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。”

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(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)低成本 PCB 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jī)、LVDS Display + Touch、1Gb 以太網(wǎng)和用于非易失性存儲(chǔ)的 micro SD 卡，該參考板預(yù)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(jìn)行不同的原型設(shè)計(jì)。

“關(guān)于應(yīng)用程序，我們看到它們受到兩個(gè)主要關(guān)鍵因素的驅(qū)動(dòng)：大小和速度。在尺寸方面，SiP 可用于可穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)和汽車（平視顯示器），以及便攜式醫(yī)療儀器和工業(yè)實(shí)施。所有這些設(shè)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(jià)值在于他們提供的 IP，例如醫(yī)學(xué)成像、視頻分發(fā)系統(tǒng)、工業(yè)應(yīng)用和機(jī)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(yàn)證且可靠的解決方案，可確保縮短上市時(shí)間，同時(shí)在廣泛的應(yīng)用中提供終極的多功能性能。”

審核編輯：郭婷