如何利用系统级封装解决方案加快上市时间

电子市场的当前趋势是以越来越低的成本寻求具有越来越高集成度的解决方案。在这种情况下，系统级封装 （SiP） 代表了需要具有高级功能的小型化产品的市场的理想解决方案。SiP 解决方案在同一个封装中集成了不同的技术，实现了高度集成和紧凑的占位面积。SiP 器件的使用使客户能够简化设计阶段，缩短应用程序的开发时间，从而缩短上市时间。

Octavo Systems 的 SiP 设备

Octavo Systems 是设计和提供高质量、创新的 SiP 解决方案的领先公司。该公司的目标是让每个人都可以使用 SiP 技术，从而不断开发越来越小、更具创新性和成本竞争力的产品。Octavo Systems 由三位在德州仪器 （TI） 拥有丰富经验的高级领导于 2013 年创立，基于对摩尔定律的全新诠释，根据摩尔定律，半导体行业正在从硅上集成 （SoC） 的概念过渡到与硅集成 （SiP） 的概念。 。

SiP 器件也称为多芯片模块 （MCM），可为设计人员带来显着优势，包括：

缩短上市时间

缩小尺寸

降低项目开发成本。

SiP 基本上类似于标准 IC 封装，这意味着它可以通过标准的贴片机、回流焊和制造工艺。主要区别在于，在 SiP 内部你有一个完整的系统。更具体地说，Octavo 的 SiP 包括高性能处理器系统、DDR 内存、电源管理 IC 以及与之配套的所有无源组件。

“我们的目标是帮助我们的客户实现三个目标：更快的设计周期和上市时间、更小的尺寸和最低的总拥有成本”，Octavo Systems 营销和战略副总裁 Greg Sheridan 说。

Octavo Systems 开发的产品遵循基于持续创新和集成的进化逻辑。2016 年开发的第一款产品是 OSD335x SiP 系列，基于 TI 的 AM335x 处理器，包含 Arm Cortex A8 内核。随后在 2020 年推出了基于 ST STM32MP15x 处理器的 OSD32MP1 系列，其中包含与 Arm Cortex M4 配对的 Arm Cortex A7 内核。2022 年推出了最具创新性的 SiP，即基于 AMD-Xilinx Zinq Ultrascale + MPSoC 架构的 OSDZU3 系列，其中包括四个 Arm Cortex A53 内核、两个 Arm Cortex R5 内核和可编程逻辑。

图 1 详细显示了构成 OSDZU3 系列 SiP 的部件。在尺寸仅为 20.5mm x 40mm 的超薄 784 引脚 BGA 封装中包含：AMD-Xilinx MPSoC ZU3、LPDDR4 和 EEPROM 存储器、PMIC、振荡器、QSPI 接口和所有必需的无源元件。

图 1 OSDZU3 SiP 的详细视图 – 系统封装

“我们必须面对这个设备的最大挑战之一是简化设计。我们通过处理客户在设计中必须处理的两个更复杂的组件来实现这一目标：DDR 和电源解决方案”，Sheridan 说。

“如果您尝试仅使用分立元件设计此设备，您最终会得到一个需要 13 个电源域的解决方案，因为 XCZU3、LPDDR4 和所有 I/O 接口需要不同的电源域。另一方面，像 OSDZU3 这样的 SiP 设计只需要一个电源域 （+5V），提供相同的 I/O 功能并在内部处理所有技术细节。此外，您不必担心高速 DDR 存储器的所有复杂性（阻抗控制、信号完整性和走线长度匹配），您只需连接系统所需的输入和输出信号。

“目前，我们是唯一一家将这种级别的集成集成到 SiP 中的公司。除了非常复杂之外，这些系统还会产生大量热量。我们的设计已经了解并解决了热管理问题，因此客户不必担心”，Sheridan 说。

Octavo Systems 首席技术官 Erik Welsh 表示：“需要强调的一个重要方面是，通过 SiP，客户仍然可以获得与分立解决方案相同的性能和功能。这意味着用户可以访问离散系统中所有可用的 I/O，以及所有不同的电源模式。”

为了支持如此高的集成度，需要使用多层（六层基板）PCB。印刷电路板经过精心设计，可平衡所有不同的 IR 压降、电流和走线几何形状，确保保留所有功能。采用 1mm 间距 BGA 的 OSDZU3 封装可实现低成本 PCB 设计规则。

客户还可以利用 Octavo Systems 围绕 OSDZU3 SiP 开发的专用参考板，它基于 Avnet 的 UltraZedPCIe 载卡，是一款通用板，具有：OSDZU3 系统级封装、四层 PCB 设计和开放式硬件。该参考板配备 FMC 低引脚数连接器、USB-C 和 USB2host、显示端口、SATA 主机、LVDS Display + Touch、1Gb 以太网和用于非易失性存储的 micro SD 卡，该参考板预装了 PetaLinux 分发和输出开箱即用的演示。大多数 I/O 已从 XCZU3 引出到各种连接器，允许用户进行不同的原型设计。

“关于应用程序，我们看到它们受到两个主要关键因素的驱动：大小和速度。在尺寸方面，SiP 可用于可穿戴设备、虚拟现实和汽车（平视显示器），以及便携式医疗仪器和工业实施。所有这些设备都是电池供电的，而且非常小。另一方面，有些客户的最大价值在于他们提供的 IP，例如医学成像、视频分发系统、工业应用和机器人技术，”Sheridan 说。

“无论技术的物理尺寸如何，SiP 都是经过验证且可靠的解决方案，可确保缩短上市时间，同时在广泛的应用中提供终极的多功能性能。”

审核编辑：郭婷