ระบบในแพ็คเกจหรือระบบในแพ็คเกจ ( SiP ) คือ วงจรรวม (IC) จำนวนหนึ่งที่บรรจุอยู่ในแพ็คเกจตัวพาชิป เดียว หรือครอบคลุมพื้นผิวแพ็คเกจ IC ซึ่งอาจรวมถึงส่วนประกอบแบบพาสซีฟและทำหน้าที่ของระบบทั้งหมด วงจรรวมเหล่านี้อาจถูกวางซ้อนกันโดยใช้ การวางซ้อนไดหรือแพ็คเกจบนแพ็คเกจวางเคียงข้างกัน ( โมดูลหลายชิป , MCM) และ/หรือฝังอยู่ในพื้นผิว^{[ 1 ]} SiP ทำหน้าที่ทั้งหมดหรือส่วนใหญ่ของระบบอิเล็กทรอนิกส์และโดยทั่วไปจะใช้ในการออกแบบส่วนประกอบสำหรับโทรศัพท์มือถือเครื่องเล่นเพลงดิจิทัลฯลฯ^{[ 2 ]}ไดที่มีวงจรรวมอาจถูกวางซ้อนกันในแนวตั้งบนพื้นผิวแพ็คเกจ พวกมันเชื่อมต่อกันภายในด้วยสายไฟ ขนาดเล็ก ที่ยึดติดกับพื้นผิวแพ็คเกจ หรืออีกทางหนึ่ง ด้วย เทคโนโลยี ฟลิปชิปจะใช้บัมพ์บัดกรีเพื่อเชื่อมชิปที่วางซ้อนกันเข้าด้วยกันและกับพื้นผิวแพ็คเกจ หรืออาจใช้ทั้งสองเทคนิคในแพ็คเกจเดียวก็ได้ SiP มีลักษณะคล้ายกับระบบบนชิป (SoC) แต่มีการรวมเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาน้อยกว่าและไม่ได้อยู่บนแผ่นเซมิคอนดักเตอร์แผ่นเดียว^{[ 3 ]}

SIP สามารถใช้เพื่อลดขนาดของระบบ ปรับปรุงประสิทธิภาพ หรือลดต้นทุนได้^{[ 4 ] [ 5 ]}คำจำกัดความบางส่วนของ SiP ไม่รวมถึงคำจำกัดความที่ใช้ MCM สองมิติเท่านั้น^{[ 6 ] [ 7 ]}

ชิป SiP สามารถวางซ้อนกันในแนวตั้งหรือเรียงต่อกันในแนวนอนได้ โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่นชิปเล็ตหรือบรรจุภัณฑ์แบบควิลท์ ชิป SiP เชื่อมต่อชิปด้วยการเชื่อมต่อด้วยสายไฟหรือบัดกรีมาตรฐานภายนอกชิป ซึ่งแตกต่างจากวงจรรวมสามมิติที่ มีความหนาแน่นมากกว่าเล็กน้อย ซึ่งเชื่อมต่อชิปซิลิคอนที่วางซ้อนกันด้วยตัวนำที่วิ่งผ่านชิปโดยใช้vias ผ่านซิลิคอนเทคนิคการบรรจุภัณฑ์สามมิติที่แตกต่างกันมากมายได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อวางซ้อนชิปมาตรฐานจำนวนมากไว้ในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด^{[ 8 ]}

SiP ( Simplified Potential Program) สามารถบรรจุชิปหรือไดหลายตัว เช่นโปรเซสเซอร์ เฉพาะ ทางDRAM หน่วยความจำแฟลชรวมกับส่วนประกอบแบบพาสซี ฟ เช่นตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ โดยทั้งหมดติดตั้งอยู่บน พื้นผิวเดียวกันหมายความว่าสามารถสร้างหน่วยการทำงานที่สมบูรณ์ได้ในแพ็คเกจเดียว ทำให้ไม่จำเป็นต้องเพิ่มส่วนประกอบภายนอกมากนักเพื่อให้ทำงานได้ สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีพื้นที่จำกัด เช่นเครื่องเล่น MP3และโทรศัพท์มือถือเนื่องจากช่วยลดความซับซ้อนของแผงวงจรพิมพ์และการออกแบบโดยรวม อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อดี แต่เทคนิคนี้ก็ลดอัตราผลผลิตในการผลิตลง เนื่องจากชิปที่ชำรุดใดๆ ในแพ็คเกจจะทำให้วงจรรวมที่บรรจุในแพ็คเกจนั้นใช้งานไม่ได้ แม้ว่าโมดูลอื่นๆ ในแพ็คเกจเดียวกันนั้นจะทำงานได้ก็ตาม

SiP แตกต่างจากสถาปัตยกรรมวงจรรวมแบบ System on a Chip (SoC) ทั่วไป ซึ่งรวมส่วนประกอบตามฟังก์ชันไว้ในวงจร เดียว โดยทั่วไปแล้ว SoC จะรวม CPU, กราฟิกและอินเทอร์เฟซหน่วยความจำ, การเชื่อมต่อ ฮาร์ดดิสก์และUSB , หน่วยความจำแบบสุ่มและแบบอ่านอย่างเดียว และหน่วยเก็บข้อมูลสำรองและ/หรือตัวควบคุมไว้ในชิปเดียว ในทางตรงกันข้าม SiP จะเชื่อมต่อโมดูลเหล่านี้เป็นส่วนประกอบแยกกัน ในแพ็คเกจชิปหรือชิปเดียวหนึ่งตัวหรือมากกว่า SiP คล้ายกับ สถาปัตยกรรมพีซีแบบดั้งเดิมที่ใช้เมนบอร์ดเนื่องจากแยกส่วนประกอบตามฟังก์ชันและเชื่อมต่อผ่านแผงวงจรเชื่อมต่อส่วนกลาง SiP มีระดับการรวมที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ SoC วงจรรวมไฮบริด (HICs) ค่อนข้างคล้ายกับ SiPs แต่โดยทั่วไปแล้วจะจัดการสัญญาณอนาล็อก^{[ 9 ]}ในขณะที่ SiPs มักจะจัดการสัญญาณดิจิทัล^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}ด้วยเหตุนี้ HICs จึงใช้เทคโนโลยีที่เก่ากว่าหรือล้ำหน้าน้อยกว่า (โดยทั่วไปจะใช้แผงวงจรหรือซับสเตรตชั้นเดียว ไม่ใช้การซ้อนได ไม่ใช้ฟลิปชิปหรือ BGA สำหรับเชื่อมต่อส่วนประกอบหรือได ใช้เพียงการเชื่อมต่อด้วยลวดสำหรับเชื่อมต่อไดหรือแพ็คเกจวงจรรวมแบบโครงร่างขนาดเล็ก ใช้แพ็คเกจแบบอินไลน์คู่หรือแพ็คเกจแบบอินไลน์เดี่ยวสำหรับอินเทอร์เฟซภายนอก IC ไฮบริดแทน BGA เป็นต้น) ^{[ 15 ]}

โซลูชัน SiP อาจต้องการ เทคโนโลยี บรรจุภัณฑ์ หลายประเภท เช่นฟลิปชิปการเชื่อมต่อด้วยลวดบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์ รูทะลุผ่านซิลิคอน (TSV) ชิปเล็ต และอื่นๆ^{[ 16 ] [ 7 ]}

เทคโนโลยี SiP ได้รับการขับเคลื่อนเป็นหลักจากแนวโน้มตลาดในช่วงแรกในอุปกรณ์สวมใส่อุปกรณ์เคลื่อนที่ และอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆซึ่งไม่ต้องการจำนวนหน่วยที่ผลิตจำนวนมากเหมือนในตลาด SoC สำหรับผู้บริโภคและธุรกิจที่มีอยู่เดิม เมื่ออินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นในตลาด SiP ความก้าวหน้าในการออกแบบบรรจุภัณฑ์ SiP ทำให้สามารถ รวมเซ็นเซอร์ ไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS) ไว้บนไดแยกต่างหากและควบคุมการเชื่อมต่อได้^{[ 17 ]}

โดยทั่วไปแล้ว SiP สำหรับเดสก์ท็อปจะรวม CPU, ตัวควบคุมหน่วยความจำ, อินพุต/เอาต์พุตความเร็วสูง (PCIe/USB3/USB4) และบางครั้งก็รวมถึงกราฟิกในตัวด้วย ส่วนอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล เช่น หน่วยความจำหลักและดิสก์จะแยกไว้ต่างหาก

CPU เดสก์ท็อป AMD ตั้งแต่Zen 2 เป็นต้นไป ใช้การออกแบบ MCM ^{[ 18 ]} CPU จะจัดการ PCIe, USB3 และในรุ่นที่มีกราฟิกในตัว จะจัดการเอาต์พุตจอแสดงผลด้วย^{[ 19 ]}อินพุต/เอาต์พุตความเร็วต่ำ เช่น เลน PCIe เพิ่มเติม, SATA, USB ที่ช้ากว่า และลิงก์อนุกรม เช่น SPI และ SMBus ยังคงได้รับการจัดการโดย "ชิปเซ็ต" ซึ่งจริงๆ แล้วคืออุปกรณ์ PCIe

ซีพียูมือถือของ Intel ที่เริ่มต้นด้วย Haswell ที่ใช้พลังงานต่ำมากและต่อเนื่องด้วยSkylake สำหรับมือถือ ก็ใช้การออกแบบ SiP เช่นกัน^{[ 20 ]}ซึ่งเปิดเผยเลน PCIe โดยตรง เช่นเดียวกับสาย SATA, USB และHDAจากตัวควบคุมแบบรวม และสาย SPI/ I²C /UART/GPIO สำหรับเซ็นเซอร์ เช่นเดียวกับซีพียูที่เข้ากันได้กับ PCH พวกมันยังคงเปิดเผยสาย DisplayPort, RAM และSMBusอย่างไรก็ตามตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบรวมอย่างสมบูรณ์จะไม่มีจนกว่าจะถึง Cannon Lake

ระบบฝังตัว/อุปกรณ์พกพา:

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล:

• อุปกรณ์ไมโครขั้นสูง
• อินเทล

• บรรจุภัณฑ์ขั้นสูง (เซมิคอนดักเตอร์)
• โมดูลมัลติชิป
• ระบบบนชิป (SoC)
• วงจรรวมไฮบริด (HIC)

• เทคโนโลยีโมดูลมัลติชิปแบบ System in Package (SiP) - เทคโนโลยี PCB