दोनों SOC (CHIP पर सिस्टम) और SIP (पैकेज में सिस्टम) आधुनिक एकीकृत सर्किट के विकास में महत्वपूर्ण मील के पत्थर हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के लघुकरण, दक्षता और एकीकरण को सक्षम करते हैं।
1। SOC और SIP की परिभाषाएँ और बुनियादी अवधारणाएँ
SOC (चिप पर सिस्टम) - पूरे सिस्टम को एक ही चिप में एकीकृत करना
SOC एक गगनचुंबी इमारत की तरह है, जहां सभी कार्यात्मक मॉड्यूल को एक ही भौतिक चिप में डिज़ाइन और एकीकृत किया जाता है। एसओसी का मुख्य विचार एक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के सभी मुख्य घटकों को एकीकृत करना है, जिसमें प्रोसेसर (सीपीयू), मेमोरी, संचार मॉड्यूल, एनालॉग सर्किट, सेंसर इंटरफेस और विभिन्न अन्य कार्यात्मक मॉड्यूल शामिल हैं, जो एक चिप पर हैं। एसओसी के फायदे अपने उच्च स्तर के एकीकरण और छोटे आकार में निहित हैं, प्रदर्शन, बिजली की खपत और आयामों में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं, जो इसे उच्च-प्रदर्शन, बिजली-संवेदनशील उत्पादों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाते हैं। Apple स्मार्टफोन में प्रोसेसर SOC चिप्स के उदाहरण हैं।
स्पष्ट करने के लिए, SOC एक शहर में एक "सुपर बिल्डिंग" की तरह है, जहां सभी फ़ंक्शंस के भीतर डिज़ाइन किए गए हैं, और विभिन्न कार्यात्मक मॉड्यूल अलग -अलग मंजिलों की तरह हैं: कुछ कार्यालय क्षेत्र (प्रोसेसर) हैं, कुछ मनोरंजन क्षेत्र (मेमोरी) हैं, और कुछ संचार नेटवर्क (संचार इंटरफेस) हैं, जो सभी एक ही इमारत (CHIP) में केंद्रित हैं। यह पूरी प्रणाली को एक एकल सिलिकॉन चिप पर संचालित करने की अनुमति देता है, उच्च दक्षता और प्रदर्शन प्राप्त करता है।
SIP (पैकेज में सिस्टम) - विभिन्न चिप्स को एक साथ मिलाकर
एसआईपी प्रौद्योगिकी का दृष्टिकोण अलग है। यह एक ही भौतिक पैकेज के भीतर विभिन्न कार्यों के साथ कई चिप्स की पैकेजिंग की तरह है। यह पैकेजिंग प्रौद्योगिकी के माध्यम से कई कार्यात्मक चिप्स के संयोजन पर ध्यान केंद्रित करता है, बजाय उन्हें SOC जैसे एकल चिप में एकीकृत करने के लिए। एसआईपी कई चिप्स (प्रोसेसर, मेमोरी, आरएफ चिप्स, आदि) को एक ही मॉड्यूल के भीतर पैक किए जाने की अनुमति देता है, जो एक सिस्टम-स्तरीय समाधान बनाता है।
एसआईपी की अवधारणा की तुलना एक टूलबॉक्स को असेंबल करने के लिए की जा सकती है। टूलबॉक्स में विभिन्न उपकरण हो सकते हैं, जैसे कि स्क्रूड्राइवर्स, हैमर और ड्रिल। यद्यपि वे स्वतंत्र उपकरण हैं, वे सभी सुविधाजनक उपयोग के लिए एक बॉक्स में एकीकृत हैं। इस दृष्टिकोण का लाभ यह है कि प्रत्येक उपकरण को अलग से विकसित और उत्पादन किया जा सकता है, और उन्हें लचीलापन और गति प्रदान करते हुए, एक सिस्टम पैकेज में "इकट्ठा" किया जा सकता है।
2। तकनीकी विशेषताओं और एसओसी और एसआईपी के बीच अंतर
एकीकरण विधि अंतर:
SOC: विभिन्न कार्यात्मक मॉड्यूल (जैसे कि CPU, मेमोरी, I/O, आदि) सीधे उसी सिलिकॉन चिप पर डिज़ाइन किए गए हैं। सभी मॉड्यूल एक ही अंतर्निहित प्रक्रिया और डिजाइन तर्क को साझा करते हैं, एक एकीकृत प्रणाली बनाते हैं।
SIP: विभिन्न कार्यात्मक चिप्स को विभिन्न प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है और फिर एक भौतिक प्रणाली बनाने के लिए 3 डी पैकेजिंग तकनीक का उपयोग करके एक एकल पैकेजिंग मॉड्यूल में जोड़ा जा सकता है।
डिजाइन जटिलता और लचीलापन:
SOC: चूंकि सभी मॉड्यूल एक ही चिप पर एकीकृत होते हैं, इसलिए डिज़ाइन जटिलता बहुत अधिक है, विशेष रूप से डिजिटल, एनालॉग, आरएफ और मेमोरी जैसे विभिन्न मॉड्यूल के सहयोगी डिजाइन के लिए। इसके लिए इंजीनियरों को गहरी क्रॉस-डोमेन डिजाइन क्षमताओं की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, यदि एसओसी में किसी भी मॉड्यूल के साथ एक डिज़ाइन मुद्दा है, तो पूरे चिप को फिर से डिज़ाइन करने की आवश्यकता हो सकती है, जो महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करता है।
SIP: इसके विपरीत, SIP अधिक से अधिक डिजाइन लचीलापन प्रदान करता है। विभिन्न कार्यात्मक मॉड्यूल को एक सिस्टम में पैक किए जाने से पहले अलग से डिज़ाइन और सत्यापित किया जा सकता है। यदि कोई मुद्दा एक मॉड्यूल के साथ उत्पन्न होता है, तो केवल उस मॉड्यूल को बदलने की आवश्यकता होती है, जिससे अन्य भागों को अप्रभावित छोड़ दिया जाता है। यह एसओसी की तुलना में तेजी से विकास की गति और कम जोखिमों के लिए भी अनुमति देता है।
प्रक्रिया संगतता और चुनौतियां:
SOC: एक ही चिप पर डिजिटल, एनालॉग और आरएफ जैसे विभिन्न कार्यों को एकीकृत करना प्रक्रिया संगतता में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करता है। विभिन्न कार्यात्मक मॉड्यूल को विभिन्न विनिर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है; उदाहरण के लिए, डिजिटल सर्किट को उच्च गति, कम-शक्ति प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, जबकि एनालॉग सर्किट को अधिक सटीक वोल्टेज नियंत्रण की आवश्यकता हो सकती है। एक ही चिप पर इन विभिन्न प्रक्रियाओं के बीच संगतता प्राप्त करना बेहद मुश्किल है।
SIP: पैकेजिंग तकनीक के माध्यम से, SIP विभिन्न प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित चिप्स को एकीकृत कर सकता है, SOC प्रौद्योगिकी द्वारा सामना की जाने वाली प्रक्रिया संगतता मुद्दों को हल कर सकता है। एसआईपी कई विषम चिप्स को एक ही पैकेज में एक साथ काम करने की अनुमति देता है, लेकिन पैकेजिंग प्रौद्योगिकी के लिए सटीक आवश्यकताएं अधिक हैं।
आर एंड डी चक्र और लागत:
SOC: चूंकि SOC को स्क्रैच से सभी मॉड्यूल को डिजाइन करने और सत्यापित करने की आवश्यकता होती है, इसलिए डिजाइन चक्र लंबा होता है। प्रत्येक मॉड्यूल को कठोर डिजाइन, सत्यापन और परीक्षण से गुजरना होगा, और समग्र विकास प्रक्रिया में कई साल लग सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च लागत हो सकती है। हालांकि, एक बार बड़े पैमाने पर उत्पादन में, उच्च एकीकरण के कारण यूनिट की लागत कम होती है।
SIP: R & D चक्र SIP के लिए छोटा है। क्योंकि SIP सीधे पैकेजिंग के लिए मौजूदा, सत्यापित कार्यात्मक चिप्स का उपयोग करता है, यह मॉड्यूल रिडिजाइन के लिए आवश्यक समय को कम करता है। यह तेजी से उत्पाद लॉन्च करने की अनुमति देता है और आर एंड डी लागत को काफी कम करता है।
सिस्टम प्रदर्शन और आकार:
SOC: चूंकि सभी मॉड्यूल एक ही चिप पर हैं, संचार में देरी, ऊर्जा हानि, और सिग्नल हस्तक्षेप को कम से कम किया जाता है, जिससे SOC को प्रदर्शन और बिजली की खपत में एक अद्वितीय लाभ मिलता है। इसका आकार न्यूनतम है, जिससे यह विशेष रूप से उच्च प्रदर्शन और बिजली की आवश्यकताओं के साथ अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे कि स्मार्टफोन और इमेज प्रोसेसिंग चिप्स।
SIP: हालांकि SIP का एकीकरण स्तर SOC के रूप में अधिक नहीं है, यह अभी भी मल्टी-लेयर पैकेजिंग तकनीक का उपयोग करके विभिन्न चिप्स को एक साथ अलग-अलग चिप्स पैकेज कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पारंपरिक मल्टी-चिप समाधानों की तुलना में एक छोटा आकार होता है। इसके अलावा, चूंकि मॉड्यूल एक ही सिलिकॉन चिप पर एकीकृत होने के बजाय शारीरिक रूप से पैक किए जाते हैं, जबकि प्रदर्शन एसओसी से मेल नहीं खा सकता है, यह अभी भी अधिकांश अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा कर सकता है।
3। एसओसी और एसआईपी के लिए आवेदन परिदृश्य
SOC के लिए आवेदन परिदृश्य:
SOC आमतौर पर आकार, बिजली की खपत और प्रदर्शन के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त है। उदाहरण के लिए:
स्मार्टफोन: स्मार्टफोन में प्रोसेसर (जैसे कि Apple की ए-सीरीज़ चिप्स या क्वालकॉम के स्नैपड्रैगन) आमतौर पर अत्यधिक एकीकृत एसओसी होते हैं जो सीपीयू, जीपीयू, एआई प्रसंस्करण इकाइयों, संचार मॉड्यूल आदि को शामिल करते हैं, जिसमें शक्तिशाली प्रदर्शन और कम बिजली की खपत दोनों की आवश्यकता होती है।
छवि प्रसंस्करण: डिजिटल कैमरों और ड्रोन में, छवि प्रसंस्करण इकाइयों को अक्सर मजबूत समानांतर प्रसंस्करण क्षमताओं और कम विलंबता की आवश्यकता होती है, जिसे SOC प्रभावी रूप से प्राप्त कर सकता है।
उच्च-प्रदर्शन एम्बेडेड सिस्टम: SOC विशेष रूप से कड़े ऊर्जा दक्षता आवश्यकताओं के साथ छोटे उपकरणों के लिए उपयुक्त है, जैसे कि IoT डिवाइस और वियरबल्स।
एसआईपी के लिए आवेदन परिदृश्य:
एसआईपी में एप्लिकेशन परिदृश्यों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जो उन क्षेत्रों के लिए उपयुक्त हैं जिनके लिए तेजी से विकास और बहु-कार्यात्मक एकीकरण की आवश्यकता होती है, जैसे:
संचार उपकरण: बेस स्टेशनों, राउटर आदि के लिए, एसआईपी कई आरएफ और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर को एकीकृत कर सकता है, उत्पाद विकास चक्र को तेज कर सकता है।
उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: स्मार्टवॉच और ब्लूटूथ हेडसेट जैसे उत्पादों के लिए, जिनमें तेजी से अपग्रेड चक्र हैं, एसआईपी प्रौद्योगिकी नए फीचर उत्पादों के तेज लॉन्च के लिए अनुमति देती है।
ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स: ऑटोमोटिव सिस्टम में नियंत्रण मॉड्यूल और रडार सिस्टम विभिन्न कार्यात्मक मॉड्यूल को जल्दी से एकीकृत करने के लिए एसआईपी तकनीक का उपयोग कर सकते हैं।
4। एसओसी और एसआईपी के भविष्य के विकास के रुझान
SOC विकास में रुझान:
एसओसी उच्च एकीकरण और विषम एकीकरण की ओर विकसित करना जारी रखेगा, संभवतः एआई प्रोसेसर, 5 जी संचार मॉड्यूल और अन्य कार्यों के अधिक एकीकरण को शामिल करेगा, जो बुद्धिमान उपकरणों के आगे विकास को चला रहा है।
एसआईपी विकास में रुझान:
एसआईपी तेजी से बदलती बाजार की मांगों को पूरा करने के लिए विभिन्न प्रक्रियाओं और कार्यों के साथ कसकर पैकेज चिप्स के लिए 2.5 डी और 3 डी पैकेजिंग प्रगति जैसे उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों पर निर्भर करेगा।
5। उपसंहार
SOC एक बहुक्रियाशील सुपर गगनचुंबी इमारत का निर्माण करने की तरह है, जो एक डिज़ाइन में सभी कार्यात्मक मॉड्यूल को केंद्रित करता है, प्रदर्शन, आकार और बिजली की खपत के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। दूसरी ओर, SIP, एक सिस्टम में विभिन्न कार्यात्मक चिप्स "पैकेजिंग" की तरह है, लचीलेपन और तेजी से विकास पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है, विशेष रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उपयुक्त है जिसे त्वरित अपडेट की आवश्यकता होती है। दोनों की अपनी ताकत है: एसओसी इष्टतम सिस्टम प्रदर्शन और आकार अनुकूलन पर जोर देता है, जबकि एसआईपी सिस्टम लचीलापन और विकास चक्र के अनुकूलन पर प्रकाश डालता है।
पोस्ट टाइम: अक्टूबर -28-2024