Papan Sirkuit Silikon: Keuntungan dan Tips Desain untuk Elektronik yang Andalkan
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. Juga, berfungsi sebagai isolator dan mengantrik listrik dalam beberapa kondisi.
Jadi, itu dapat menyatukan apa pun dari ponsel pintar oven mikro gelombang, hingga superkomputer.
Juga, silikon mengalami doping—proses modifikasi properti listrik. Akibatnya, Anda dapat menggunakan silikon untuk membuat transistor untuk memperkuat sinyal listrik.
Artikel ini menjelaskan lebih lanjut tentang papan, fitur, manfaat, dan banyak lagi.
Jadi, mari kita mulai!
Apa itu Papan Sirkuit Silikon?
SiCBs atau papan sirkuit silikon terlihat seperti PCB standar. Namun perbedaan antara kedua papan adalah bahwa yang pertama menggunakan substansi silikon sementara yang terakhir menggunakan FR4.
Juga, Anda dapat membuat papan sirkuit silikon di pabrik wafer silikon apa pun. Yang perlu Anda lakukan hanyalah menggunakan pemrosesan front-end-of-the-line atau back-end-of-the-line—berdasarkan pabrik Anda.
Selanjutnya, ukuran SiCBs berada di antara papan sirkuit cetak dan elemen rangkaian terintegrasi. Jadi, karena PCB memiliki dimensi 10 x 10 inci, SiCB standar adalah 2 x 3 inci, dan IC adalah separuh inci di setiap sisi.
Selain itu, Anda dapat mengubah desain PCB FR4 standar menjadi SiCB kecil (kurang dari separuh ukuran PCB). Yang perlu Anda lakukan hanyalah menghapus dadu paket dan mengurangi ukuran jejak.
Bisakah Anda menambahkan desain HPC (komputasi berkinerja tinggi) ke SiCB? Ya, Anda bisa. Namun Anda harus menambahkan komponen berikut:
- Pengemudi jam/ osilator chip-scale-package
Osilator skala chip
Sumber: Researchgate
Konektor I/O
Sumber: Wikiwand
Dadu Memori
Sumber: Wikipedia Commons
Dadu CPU
Sumber: Wikipedia
FPGA
Sumber: Wikipedia Commons
Kapasitor Bypass
Sumber: Wikimedia Commons
Desain rangkaian Anda harus memiliki dimensi 60mm x 70mm dan ketebalan kurang dari 3mm dengan komponen ini. Namun Anda dapat menambahkan beberapa milimeter untuk pendingin panas.
Fitur dan Manfaat Papan Sirkuit Silikon
Papan sirkuit silikon memiliki fitur dan manfaat berikut:
Signalisasi
Karena jarak yang lebih pendek pada SiCBs dibandingkan PCB standar, memiliki kecepatan sinyal yang lebih cepat. Jadi, menghapus paket papan sirkuit membantu mengurangi kapasitansi dan induktansi parasitnya.
Juga, papan sirkuit ini memiliki kawat yang relatif kecil sekitar 2 x 8 mikron.
Oleh karena itu, mereka dapat resistif, sempurna untuk lingkungan sinyal. Akibatnya, Anda mungkin tidak perlu mengakhiri garis transmisi, mengurangi energi yang terediasi dan EMI.
Selain itu, Anda dapat melakukan sinyalisasi kecepatan tinggi melalui TSV. Namun pastikan tidak melebihi 100 mikron karena mungkin mengakibatkan banyak biaya integritas sinyal.
Daya Rendah
Jika Anda membandingkan PCB standar dengan SiCB, Anda akan melihat bahwa yang terakhir memiliki kebutuhan pendingin yang lebih rendah. Dan itu karena ada penurunan yang signifikan dalam kebutuhan daya I/O.
Menariknya, Anda mungkin melihat papan sirkuit dengan daya I/O lebih rendah dari 10% dari daya I/O bagian yang dipaketkan. Juga, Anda mungkin melihat penurunan lebih dalam daya I/O jika Anda merancang I/O khusus untuk koneksi listrik SiCB.
Keandalan
Perangkat ini memiliki keandalan yang ditingkatkan karena koefisien suhu pada papan sirkuit silikon dan dadu silikon polos cocok. Jadi, Anda dapat menggunakan pola rangkaian ini untuk HPC tanpa khawatir tentang kegagalan sistem.
Keuntungan lain dari menggunakan sistem berbasis SiCB adalah bagian-bagian yang sedikit. Oleh karena itu, Anda dapat dengan cepat memperbaiki atau mengulanginya dibandingkan sistem berbasis FR4.
Tautan Rantai Pasok
Tidak diragukan lagi, desain SiCB, rework, tes, bagian, dan manufaktur memiliki tautan rantai pasok yang tersedia. Namun rantai tidak dapat bekerja karena tidak terhubung. Namun tautan ini akan bergabung seiring kemajuan teknologi.
Cara Merancang dan Membangun SiCB
Berikut adalah langkah-langkah yang Anda perlukan untuk membangun 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 dicatat bahwa tidak ada alat yang sesuai, tetapi mereka akan bekerja dengan sempurna.
Bagaimana? Alat PCB ideal untuk routing, bukan dimensi di bawah mikron.
Dan mereka tidak menghasilkan file output IC (GDSII).
Di sisi lain, alat desain IC lebih berfokus pada area. Namun kurang dari kemudahan penggunaan dan kinerja routing.
Langkah 2 – Dapatkan Bagian yang Telah Diuji
Anda dapat dengan cepat mendapatkan datasheet dadu polos dari pabrik atau online. Namun penting untuk memastikan bahwa bagian-bagian tersebut melalui pengujian lengkap dalam bentuk dadu.
Langkah 3 – Bangun SiCB
Anda dapat membangun SiCBs dengan teknologi fabrikasi IC semikonduktor. Namun masalahnya adalah pabrik mungkin memiliki batasan reticle. Dan Anda mungkin akhirnya hanya memiliki SiCB kecil atau interposer silikon.
Jadi, jika Anda ingin papan sirkuit silikon besar, pilih jahitan reticle. Secara alternatif, Anda dapat mempertimbangkan pabrik lama karena mereka menyelesaikan masking wafer silikon.
Jika Anda memproduksi interposer, Anda dapat melakukan metalisasi ketebalan tembaga sekitar 2 mikron tebal. Namun proses ini tidak ideal untuk SiCBs karena ukuran minimum yang sesuai sekitar 5 mikron.
Selain itu, Anda dapat menambahkan berbagai bahan substansi seperti kaca, organik, dan substansi keramik.
Langkah 4 – Rangkai Papan Sirkuit
Rangkaikan SiCBs dengan menggunakan rumah pemasangan PCB kelas tinggi.
Dengan melakukan ini, Anda akan membutuhkan mesin pick-and-place otomatis dengan kontrol ESD yang baik.
Kemudian, ikuti aturan desain permukaan montase untuk pemasangan bagian dan bekerja dengan pad pitches sekitar 30 hingga 40.
Selain itu, karena ada suhu yang serupa antara SiCB dan dadu, Anda tidak memerlukan underfill dadu polos. Karena stres mekanis/termal yang berkurang.
Langkah 5 – Uji dan Rework
Dalam langkah ini, Anda dapat menguji SiCB yang dirangkaikan Anda dengan menggabungkan alat uji probing wafer, self-test, paket dimodifikasi, dan tes probe terbang. Juga, jika Anda perlu mengganti komponen, gunakan metode rework PCB.
Rangkaian
Papan sirkuit silikon mirip dengan PCB standar tetapi dengan substansi silikon. Plus, mereka memungkinkan pad pitch sekitar 30 hingga 40 mikron.
Juga, perangkat ini datang dengan komponen yang dimaksudkan seperti dadu 3D bertumpuk dan dadu polos. Dan Anda dapat membuatnya dengan pemrosesan tertentu berdasarkan pabrik. Selanjutnya, karena fitur unik dari perangkat ini, ini dapat lolos sebagai desain HPC. Apakah Anda berencana untuk membangun PCB silikon? Atau apakah Anda ingin mendapatkan yang terbaik untuk proyek Anda? Jangan ragu untuk menghubungi kami.
