【硬核科普2】海力士官网：系统级芯片SoC vs. 系统级封装SiP

奋斗士

https://news.skhynix.com/cn/semiconductor-back-end-process-episode-4-packages-part-2/

摘要：
随着芯片堆叠技术（如硅通孔技术）的发展，系统级封装的电气特性与系统级芯片旗鼓相当
随着芯片堆叠技术（如硅通孔技术）的发展，系统级封装的电气特性与系统级芯片旗鼓相当
随着芯片堆叠技术（如硅通孔技术）的发展，系统级封装的电气特性与系统级芯片旗鼓相当


下图样例的传输路径，系统级封装比系统级芯片，更短！

系统级封装（SiP）

由HBM和逻辑芯片构成的封装属于系统级封装。顾名思义，系统级封装是指在单个封装体中集成一个系统。然而，完整的系统还需包括传感器、模拟数字（A/D）转换器、逻辑芯片、存储芯片、电池和天线等组件，但就目前的技术发展水平而言，还无法将所有这些系统组件集成到单个封装体内。因此，研究人员正致力于不断开发针对这一领域的封装技术，而当前的系统级封装是指在单个封装体内集成部分系统组件。例如，使用HBM的封装将HBM和逻辑芯片集成到单个封装体内，形成一个系统级封装。

不同于系统级封装，系统级芯片（SoC）在芯片级实现系统功能。换言之，在同一个芯片上实现多个系统功能。例如，目前大多数处理器都在芯片内集成了静态RAM（SRAM）存储器，可同时在单个芯片上实现处理器的逻辑功能和SRAM的存储功能。因此，这些处理器被归类为系统级芯片。

系统级芯片需要将多种功能组合到单个芯片中，因此开发流程复杂而漫长。此外，如要对已开发出来的系统级芯片中单个元件的功能进行升级，则需从头开始对它们进行设计和开发。而系统级封装开发起来则更容易也更快，这是由于系统级封装是通过将已开发的多个芯片和器件整合在单个封装体内来实现。由于芯片本身是单独开发和制造，即使器件的结构完全不同，也很容易将它们集成到单个封装体内。同时，如果只需对功能的一个方面进行升级，则无需从头开发封装就可在芯片内集成新开发的器件。然而，如果产品将被长期大量使用，则相比系统级封装而言，将其开发为系统级芯片将更高效，因为系统级封装需要制造的材料更多，这会增加封装体积，只有这样才能将多个芯片整合到单个封装体内。

尽管系统级芯片和系统级封装之间存在各种差异，但两者并不是非此即彼的关系。事实上，可以将两者结合起来，以产生协同效应。完成系统级芯片开发后，可将其与其他功能芯片封装到单个封装体内，然后作为增强型系统级封装来实现。

▲ 图4：使用硅通孔堆叠的系统级芯片和系统级封装的信号传输路径长度比较（ⓒ HANOL出版社）

在对系统级封装和系统级芯片的性能进行比较时，人们原本以为系统级芯片在单个芯片上实现，因而其电气特性会更优异。然而，随着芯片堆叠技术（如硅通孔技术）的发展，系统级封装的电气特性与系统级芯片旗鼓相当。图4对使用硅通孔堆叠的系统级芯片和系统级封装的信号传输路径进行了比较。当信号从系统级芯片的一端传输到对角的另一端时，将系统级芯片分为9个部分并使用硅通孔技术进行堆叠时，传输路径会短得多。