نظام متكامل في حزمة واحدة

النظام المدمج في حزمة ( SiP ) هو عبارة عن مجموعة من الدوائر المتكاملة (ICs) مُغلفة في حزمة واحدة أو ضمن ركيزة حزمة IC، وقد تتضمن مكونات سلبية وتؤدي وظائف نظام كامل. يمكن تكديس الدوائر المتكاملة باستخدام تقنية تكديس الرقائق أو تقنية التغليف على الرقائق ، أو وضعها جنبًا إلى جنب ( وحدة متعددة الرقائق ، MCM)، أو دمجها في الركيزة. ^{[ 1 ]} يؤدي النظام المدمج في حزمة (SiP) جميع وظائف النظام الإلكتروني أو معظمها ، ويُستخدم عادةً عند تصميم مكونات الهواتف المحمولة ، ومشغلات الموسيقى الرقمية ، وما إلى ذلك. ^{[ 2 ]} يمكن تكديس الرقائق التي تحتوي على الدوائر المتكاملة عموديًا على ركيزة الحزمة. وهي متصلة داخليًا بأسلاك دقيقة ملتصقة بركيزة الحزمة. بدلاً من ذلك، في تقنية رقاقة القلب المقلوبة ، تُستخدم نتوءات اللحام لربط الرقائق المكدسة معًا وبركيزة الحزمة، أو يمكن استخدام كلتا التقنيتين في حزمة واحدة. تُشبه أنظمة SiP أنظمة على شريحة (SoCs) ولكنها أقل تكاملاً ولا توجد على رقاقة أشباه موصلات واحدة . ^{[ 3 ]}

يمكن استخدام أنظمة المعالجة المتكاملة (SIPs) إما لتقليل حجم النظام، أو تحسين الأداء، أو خفض التكاليف. ^{[ 4 ] [ 5 ]} تستثني بعض تعريفات أنظمة المعالجة المتكاملة تلك التي تستخدم فقط مصفوفة متعددة الأبعاد ثنائية الأبعاد (MCM). ^{[ 6 ] [ 7 ]}

يمكن تكديس رقائق SiP عموديًا أو ترتيبها أفقيًا، باستخدام تقنيات مثل الرقائق الصغيرة أو التغليف المبطن . تربط رقائق SiP بعضها البعض باستخدام وصلات سلكية خارجية قياسية أو نتوءات لحام، على عكس الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد الأكثر كثافة التي تربط رقائق السيليكون المكدسة بموصلات تمر عبر الرقاقة باستخدام فتحات سيليكونية . وقد طُوّرت العديد من تقنيات التغليف ثلاثية الأبعاد المختلفة لتكديس العديد من رقائق السيليكون القياسية نسبيًا في مساحة صغيرة. ^{[ 8 ]}

يمكن أن تحتوي أنظمة SiP على عدة رقائق أو رقاقات - مثل معالج متخصص ، وذاكرة وصول عشوائي ديناميكية (DRAM) ، وذاكرة فلاش - بالإضافة إلى مكونات سلبية - مثل المقاومات والمكثفات - مثبتة جميعها على نفس الركيزة . هذا يعني إمكانية بناء وحدة وظيفية كاملة في حزمة واحدة، مما يقلل الحاجة إلى إضافة مكونات خارجية لتشغيلها. يُعد هذا الأمر ذا قيمة خاصة في البيئات ذات المساحة المحدودة، مثل مشغلات MP3 والهواتف المحمولة، حيث يُقلل من تعقيد لوحة الدوائر المطبوعة والتصميم العام. على الرغم من مزاياها، تُقلل هذه التقنية من إنتاجية التصنيع، إذ أن أي رقاقة معيبة في الحزمة ستؤدي إلى دائرة متكاملة غير وظيفية، حتى لو كانت جميع الوحدات الأخرى في نفس الحزمة تعمل بشكل سليم.

تختلف أنظمة SiP عن بنية الدوائر المتكاملة الشائعة لنظام على شريحة (SoC)، التي تدمج المكونات بناءً على وظائفها في شريحة واحدة . عادةً ما يدمج نظام SoC وحدة المعالجة المركزية، وواجهات الرسومات والذاكرة، ووحدة القرص الصلب ، ووحدات USB ، وذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط ، ووحدات التخزين الثانوية و/أو وحدات التحكم الخاصة بها على شريحة واحدة. في المقابل، يربط نظام SiP هذه الوحدات كمكونات منفصلة في حزمة أو أكثر من حزم الشرائح. يشبه نظام SiP بنية الحاسوب الشخصي التقليدية القائمة على اللوحة الأم ، حيث يفصل المكونات بناءً على وظائفها ويربطها عبر لوحة دوائر مركزية. يتميز نظام SiP بمستوى تكامل أقل مقارنةً بنظام SoC. تتشابه الدوائر المتكاملة الهجينة (HICs) إلى حد ما مع أنظمة SiPs، إلا أنها تميل إلى معالجة الإشارات التناظرية ^{[ 9 ]} بينما تتعامل أنظمة SiPs عادةً مع الإشارات الرقمية ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ].} ولهذا السبب، تستخدم الدوائر المتكاملة الهجينة تقنيات أقدم أو أقل تطورًا (تميل إلى استخدام لوحات دوائر أو ركائز أحادية الطبقة، ولا تستخدم تكديس الرقائق، ولا تستخدم تقنية Flip Chip أو BGA لتوصيل المكونات أو الرقائق، وتستخدم فقط التوصيل السلكي لتوصيل الرقائق أو حزم الدوائر المتكاملة صغيرة الحجم، وتستخدم حزمًا ثنائية الخط، أو حزمًا أحادية الخط للتوصيل الخارجي بالدائرة المتكاملة الهجينة بدلاً من BGA، إلخ). ^{[ 15 ]}

قد تتطلب حلول SiP تقنيات تغليف متعددة ، مثل تقنية Flip Chip ، وتقنية توصيل الأسلاك ، والتغليف على مستوى الرقاقة ، وتقنية الوصلات عبر السيليكون (TSVs)، والرقاقات الصغيرة، وغيرها. ^{[ 16 ] [ 7 ]}

مدمج/محمول:

أجهزة الكمبيوتر الشخصية:

• الأجهزة الدقيقة المتقدمة
• إنتل

• التغليف المتقدم (أشباه الموصلات)
• وحدة متعددة الرقاقات
• نظام على شريحة (SoC)
• الدائرة المتكاملة الهجينة (HIC)

• تقنية الوحدات متعددة الرقائق في حزمة واحدة (SiP) - تقنيات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB )