Sistema en un paquete - Enciclopedia

Un sistema en un paquete (SiP) o sistema-en-paquete es un número de circuitos integrados (ICs) encerrados en un solo paquete de portador de chip o que encompassa un sustrato de paquete de IC que puede incluir componentes pasivos y realizar las funciones de todo un sistema. Los ICs pueden apilarse utilizando el paquete sobre paquete, colocarse lado a lado y/u ocultarse en el sustrato. El SiP realiza todas o la mayoría de las funciones de un sistema electrónico y se utiliza típicamente al diseñar componentes para teléfonos móviles, reproductores de música digital, etc. Los paquetes que contienen circuitos integrados pueden apilarse verticalmente en el sustrato del paquete. Están conectados internamente por hilos finos que se unen al sustrato del paquete. Alternativamente, con una tecnología de chip invertido, se utilizan protuberancias de soldadura para unir los chips apilados y al sustrato del paquete, o incluso ambas técnicas pueden utilizarse en un solo paquete. Los SiP son como los sistemas en un chip (SoC) pero menos integrados de manera estricta y no en un solo silicio semiconductor.

Los SIP pueden utilizarse tanto para reducir el tamaño de un sistema, mejorar el rendimiento como para reducir los costos. La tecnología evolucionó de la tecnología de módulo multifósforo (MCM), la diferencia es que los SiP también utilizan apilamiento de dies, que apila varios chips o dies uno encima del otro.


Tecnología
Los dies de SiP pueden apilarse verticalmente o configurarse en mosaico horizontalmente, utilizando técnicas como chiplets o paquetes de manta. Los SiP conectan los dies con uniones de cables estándar fuera del chip o protuberancias de soldadura, a diferencia de los circuitos integrados tridimensionales algo más densos que conectan los dies de silicio apilados utilizando conductores que pasan a través del die mediante vias en el silicio. Se han desarrollado muchas técnicas de empaquetado tridimensional diferentes para apilar muchos dies de chip estándar en un área compacta.
Los SiP pueden contener varios chips o dies, como un procesador especializado, DRAM, memoria flash, combinados con componentes pasivos como resistencias y condensadores, todos montados en el mismo sustrato. Esto significa que una unidad funcional completa puede construirse en un solo paquete, por lo que se necesitan pocos componentes externos para que funcione. Esto es particularmente valioso en entornos limitados en espacio como reproductores MP3 y teléfonos móviles, ya que reduce la complejidad de la placa de circuito impreso y el diseño general. A pesar de sus beneficios, esta técnica disminuye el rendimiento de fabricación ya que cualquier chip defectuoso en el paquete resultará en un paquete de circuito integrado no funcional, incluso si todos los otros módulos en el mismo paquete son funcionales.

Los SiP se contraponen a la arquitectura de circuito integrado común de sistema en un chip (SoC), que integra componentes basados en función en un solo die de circuito. Un SoC generalmente integra un CPU, interfaces de gráficos y memoria, conectividad de disco duro y USB, memorias de acceso aleatorio y de solo lectura, y almacenamiento secundario y/u operadores en un solo die. En contraste, un SiP conectaría estos módulos como componentes discretos en uno o más paquetes o dies. Un SiP se parece a la arquitectura común de PC basada en la placa base, ya que separa los componentes basados en función y los conecta mediante una placa de interfaz de circuito central. Un SiP tiene un grado de integración más bajo en comparación con un SoC. Los circuitos integrados híbridos (HIC) son en cierta medida similares a los SiP, sin embargo, tienden a manejar señales analógicas mientras que los SiP generalmente manejan señales digitales, debido a esto los HIC utilizan tecnologías más antiguas o menos avanzadas (tienden a usar tableros de circuitos de una sola capa o sustratos, no utilizan apilamiento de dies, no utilizan chip invertido o BGA para conectar componentes o dies, utilizan solo uniones de cables para conectar dies o paquetes de circuitos integrados de pequeño formato, utilizan paquetes en línea doble, o paquetes en línea simple para la interfaz exterior del IC híbrido en lugar de BGA, etc.).

La tecnología SiP está impulsada principalmente por las tendencias del mercado temprano en dispositivos portátiles, móviles y la internet de las cosas, que no demandan altas cantidades de unidades producidas como en el mercado establecido de SoC para consumo y negocios. A medida que la internet de las cosas se convierte en una realidad y no solo una visión, se está produciendo innovación en el nivel de sistemas en un chip y SiP para que los sensores microelectromecánicos (MEMS) puedan integrarse en un die separado y controlar la conectividad. Las soluciones de SiP pueden requerir múltiples tecnologías de empaquetado, como chip invertido, unión de cables, empaquetado de wafer, vias en el silicio (TSVs), chiplets y más.


Proveedores


Ver también
Empaquetado avanzado (semiconductores)
Módulo multifósforo
Sistema en un chip (SoC)
Circuito integrado híbrido (HIC)


Referencias