パッケージ内のシステム

システムインパッケージ（SiP）またはシステムインパッケージは、 1つのチップキャリアパッケージに収められた 、または受動部品を含みシステム全体の機能を実行するICパッケージ基板を包含する多数の集積回路（IC）である。ICは、パッケージオンパッケージを使用して積み重ねたり、並べて配置したり、基板に埋め込んだりすることができる。^[1] SiPは電子システムの機能のすべてまたはほとんどを実行し、携帯電話、デジタル音楽プレーヤーなどのコンポーネントを設計するときに通常使用される。 ^{[2]集積回路を含む}ダイは、パッケージ基板上に垂直に積み重ねられることがある。それらは、パッケージ基板に接着された細いワイヤによって内部接続される。あるいは、フリップチップ技術では、はんだバンプを使用して積み重ねられたチップ同士をパッケージ基板に接合するか、または両方の技術を1つのパッケージで使用することもできる。SiPはシステムオンチップ（SoC）に似ているが、それほど緊密に統合されておらず、単一の半導体ダイ上にはない。^[3]

SIPは、システムのサイズを縮小したり、パフォーマンスを向上させたり、コストを削減したりするために使用できます。^{[4] [5]}この技術はマルチチップモジュール（MCM）技術から進化したものですが、違いはSiPもダイスタッキングを使用して複数のチップまたはダイを積み重ねることです。^{[6] [7]}

SiP ダイは、チップレットやキルト パッケージングなどの技術を使用して、垂直に積み重ねることも、水平に並べることもできます。SiP は、標準的なオフチップワイヤ ボンドまたははんだバンプを使用してダイを接続します。これに対し、やや密度の高い3 次元集積回路は、シリコン貫通ビアを使用してダイを貫通する導体で積層シリコン ダイを接続します。標準的なチップ ダイをコンパクトな領域に積み重ねるために、さまざまな 3D パッケージング技術が開発されています。^[8]

SiP には、専用プロセッサ、DRAM、フラッシュ メモリなどの複数のチップまたはダイと、抵抗器やコンデンサなどの受動部品がすべて同じ基板上に搭載されている場合があります。つまり、完全な機能ユニットを 1 つのパッケージに組み込むことができるため、動作させるために外部コンポーネントをほとんど追加する必要がありません。これは、プリント回路基板と全体的な設計の複雑さを軽減するため、MP3 プレーヤーや携帯電話などのスペースが限られた環境で特に役立ちます。この技術には利点があるものの、パッケージ内の 1 つの不良チップが同じパッケージ内の他のすべてのモジュールが機能していても、パッケージ化された集積回路が機能しないため、製造の歩留まりが低下します。

SiP は、機能に基づいてコンポーネントを単一の回路ダイに統合する一般的なシステム オン チップ (SoC) 集積回路アーキテクチャとは対照的です。SoC は通常、CPU、グラフィックスおよびメモリ インターフェイス、ハード ディスクおよびUSB接続、ランダム アクセスメモリおよび読み取り専用 メモリ、および二次ストレージやそれらのコントローラを単一のダイに統合します。対照的に、SiP はこれらのモジュールを1 つ以上のチップ パッケージまたはダイ内の個別のコンポーネントとして接続します。SiP は、機能に基づいてコンポーネントを分離し、中央のインターフェイス回路ボードを介して接続するという点で、一般的な従来のマザーボード ベースのPC アーキテクチャに似ています。SiP は、SoC と比較すると統合レベルが低くなります。ハイブリッド集積回路 (HIC) は SiP に似ていますが、アナログ信号を扱う傾向があります^[9]一方、SiP は通常デジタル信号を扱います^{[10] [11] [12] [13] [14]。}このため、HIC では古い技術やあまり進歩していない技術が使用されています (単層の回路基板を使用する傾向がある、ダイスタッキングを使用しない、コンポーネントやダイの接続にフリップチップや BGA を使用しない、ダイの接続にワイヤボンディングのみを使用する、またはスモールアウトライン集積回路パッケージを使用する、ハイブリッド IC の外部とのインターフェイスに BGA ではなくデュアルインラインパッケージまたはシングルインラインパッケージを使用する、など)。^[15]

SiP技術は、主にウェアラブル、モバイルデバイス、モノのインターネットの初期の市場動向によって推進されており、既存の消費者向けおよびビジネス向けSoC市場のように大量の生産ユニットを必要としません。モノのインターネットがビジョンではなく現実に近づくにつれて、システムオンチップおよびSiPレベルで革新が起こり、微小電気機械（MEMS）センサーを別のダイに統合して接続を制御できるようになりました。^[16]

SiPソリューションには、フリップチップ、ワイヤボンディング、ウェーハレベルパッケージング、シリコン貫通ビア（TSV）、チップレットなど、複数のパッケージング技術が必要になる場合があります。 ^{[17] [7]}

• 先端パッケージング（半導体）
• マルチチップモジュール
• システムオンチップ(SoC)
• ハイブリッド集積回路(HIC)