Papan Sirkuit Silikon:Manfaat dan Cara Mendesainnya
Chip silikon dan papan sirkuit
Sumber:Wikimedia Commons
Mengapa Anda harus menggunakan papan sirkuit silikon? Sederhana, Si, atau silikon adalah elemen sederhana dengan fitur unik. Selain itu, ia bertindak sebagai isolator dan menghantarkan listrik dalam beberapa kondisi.
Jadi, perangkat ini dapat memberi daya apa pun, mulai dari oven microwave ponsel cerdas, hingga superkomputer.
Juga, silikon mengalami doping—proses memodifikasi sifat listrik. Akibatnya, Anda dapat menggunakan silikon untuk membuat transistor untuk memperkuat sinyal listrik.
Artikel ini menjelaskan lebih lanjut tentang board, fitur, manfaat, dan lainnya.
Jadi, mari kita mulai!
Apa itu Papan Sirkuit Silikon?
SiCB atau papan sirkuit silikon terlihat seperti PCB standar. Namun perbedaan antara kedua papan tersebut adalah papan pertama menggunakan substrat silikon sedangkan papan kedua menggunakan FR4.
Juga, Anda dapat membuat papan sirkuit silikon di pengecoran wafer silikon apa pun. Yang perlu Anda lakukan hanyalah menggunakan pemrosesan front-end-of-the-line atau back-end-of-the-line—berdasarkan pengecoran Anda.
Selanjutnya, ukuran SiCB terletak di antara papan sirkuit tercetak dan elemen sirkuit terpadu. Jadi, karena PCB memiliki dimensi 10 x 10 inci, SiCB standar adalah 2 x 3 inci, dan IC berukuran setengah inci di setiap sisinya.
Selain itu, Anda dapat mengubah desain PCB FR4 standar menjadi SiCB kecil (ukuran PCB kurang dari seperempat). Yang perlu Anda lakukan adalah menghapus dadu paket dan mengurangi ukuran jejak.
Bisakah Anda menambahkan desain HPC (komputasi kinerja tinggi) ke SiCB? Ya kamu bisa. Tetapi Anda harus menambahkan komponen berikut:
- Driver jam/osilator paket skala-chip
Osilator skala chip
Sumber:Researchgate
Konektor I/O
Sumber:Wikiwand
Memori Mati
Sumber:Wikipedia Commons
CPU Mati
Sumber:Wikipedia
FPGA
Sumber:Wikipedia Commons
Abaikan Kapasitor
Sumber:Wikimedia Commons
Desain sirkuit Anda harus memiliki dimensi 60mm x 70mm dan ketebalan kurang dari 3mm dengan komponen ini. Tapi Anda bisa menambahkan lebih banyak milimeter untuk heat sink.
Fitur dan Manfaat Papan Sirkuit Silikon
Papan sirkuit silikon memiliki fitur dan manfaat berikut:
Sinyal
Karena jarak yang lebih pendek pada SiCB dibandingkan dengan PCB standar, ia memiliki kecepatan pensinyalan yang lebih cepat. Jadi, melepas paket papan sirkuit membantu mengurangi kapasitansi dan induktansi parasitnya.
Selain itu, papan sirkuit ini memiliki kabel yang relatif kecil sekitar 2 x 8 mikron.
Oleh karena itu, mereka bisa resistif, sempurna untuk lingkungan pensinyalan. Akibatnya, Anda mungkin tidak perlu memutuskan saluran transmisi, mengurangi energi terpancar dan EMI.
Selain itu, Anda dapat melakukan pensinyalan berkecepatan tinggi melalui TSV. Namun pastikan tidak melebihi 100 mikron karena mungkin memerlukan banyak integritas sinyal.
Daya Rendah
Jika Anda membandingkan PCB standar dengan SiCB, Anda akan melihat bahwa yang terakhir telah mengurangi kebutuhan pendinginan. Dan itu karena ada pengurangan yang signifikan dalam kebutuhan daya I/O.
Menariknya, Anda mungkin melihat papan sirkuit dengan daya I/O lebih rendah dari 10% daya I/O bagian yang dikemas. Selain itu, Anda mungkin melihat lebih banyak penurunan daya I/O jika Anda merancang I/O khusus untuk sambungan listrik SiCB.
Keandalan
Perangkat ini telah meningkatkan keandalan karena koefisien suhu pada papan sirkuit silikon dan dadu silikon telanjang cocok. Jadi, Anda dapat menggunakan pola rangkaian ini untuk HPC tanpa mengkhawatirkan kegagalan sistem.
Keuntungan lain menggunakan sistem berbasis SiCB adalah beberapa bagiannya. Oleh karena itu, Anda dapat dengan cepat memperbaiki atau mengerjakan ulang dibandingkan dengan sistem berbasis FR4.
Tautan Rantai Pasokan
Tidak diragukan lagi, desain, pengerjaan ulang, pengujian, suku cadang, dan manufaktur SiCB memiliki tautan rantai pasokan yang tersedia. Tetapi rantai itu tidak bisa diterapkan karena tidak terhubung. Namun tautan ini akan bergabung seiring kemajuan teknologi.
Cara Mendesain dan Membangun SiCB
Berikut adalah langkah-langkah yang Anda perlukan untuk membuat papan sirkuit silikon:
Langkah 1 – Mulai dengan Desain
Untuk memulai desain SiCB, Anda dapat memilih alat tata letak IC atau alat tata letak PCB. Selanjutnya, penting untuk diperhatikan bahwa tidak satu pun dari alat ini yang sesuai, tetapi akan berfungsi dengan sempurna.
Bagaimana? Alat PCB ideal untuk perutean, bukan dimensi di bawah mikron.
Dan mereka tidak menghasilkan file output IC (GDSII).
Di sisi lain, alat desain IC lebih fokus pada area tersebut. Namun tidak memiliki kemudahan penggunaan dan kinerja perutean.
Langkah 2 – Dapatkan Bagian yang Diuji
Anda dapat dengan cepat mendapatkan lembar data dadu dari pabrik atau online. Tetapi sangat penting untuk memastikan bahwa suku cadang tersebut menjalani pengujian lengkap dalam bentuk cetakan.
Langkah 3 – Bangun SiCB
Anda dapat membangun SiCB dengan teknologi fabrikasi IC semikonduktor. Tetapi masalahnya adalah bahwa pengecoran mungkin memiliki batasan reticle. Dan Anda mungkin hanya mendapatkan SiCB kecil atau interposer silikon.
Jadi, jika Anda menginginkan papan sirkuit silikon raksasa, pilihlah jahitan reticle. Atau, Anda dapat mempertimbangkan pabrikan yang lebih tua karena mereka menyelesaikan penyembunyian wafer silikon.
Jika Anda membuat interposer, Anda dapat melakukan metalisasi ketebalan tembaga dengan ketebalan sekitar 2 mikron. Namun, proses ini tidak ideal untuk SiCB karena ukuran minimum yang sesuai adalah sekitar 5 mikron.
Selain itu, Anda dapat menambahkan bahan substrat yang berbeda seperti kaca, organik, dan substrat keramik.
Langkah 4 – Pasang Papan Sirkuit
Rakit SiCB dengan menggunakan rumah perakitan PCB kelas atas.
Dengan demikian, Anda memerlukan mesin pick-and-place otomatis dengan kontrol ESD yang sangat baik.
Kemudian, ikuti aturan desain pemasangan permukaan untuk perakitan komponen dan kerjakan dengan pitch pad sekitar 30 hingga 40.
Selain itu, karena ada suhu yang sama antara SiCB dan die, Anda tidak memerlukan underfill die kosong. Karena penurunan tekanan mekanis/tekanan termal.
Langkah 5 – Uji dan Pengerjaan Ulang
Pada langkah ini, Anda dapat menguji SiCB rakitan Anda dengan menggabungkan perlengkapan uji probing wafer, uji mandiri, paket yang dimodifikasi, dan uji probe terbang. Selain itu, jika Anda perlu mengganti komponen, gunakan metode pengerjaan ulang PCB.
Pembulatan ke Atas
Papan sirkuit silikon mirip dengan PCB standar tetapi dengan substrat silikon. Plus, mereka memungkinkan nada pad sekitar 30 hingga 40 mikron.
Selain itu, perangkat ini dilengkapi dengan komponen yang dimaksudkan seperti tumpukan 3D die dan bare die. Dan Anda dapat membuatnya dengan pemrosesan khusus berdasarkan pengecoran. Lebih lanjut, karena fitur unik dari perangkat ini, perangkat ini dapat lulus untuk desain HPC. Apakah Anda berencana membangun PCB silikon? Atau apakah Anda ingin mendapatkan yang terbaik untuk proyek Anda? Jangan ragu untuk menghubungi kami.
