Explication du paquet unique en ligne

Table des Matières

Comprendre le paquet unique en ligne

Le boîtier SIP (Single Inline Package) est un élément clé de l’encapsulation électronique. Il offre une solution simplifiée pour les circuits intégrés. Les boîtiers SIP sont reconnaissables à leur unique rangée de broches de connexion, ce qui les rend idéaux pour les circuits compacts.

L’abréviation « SIP » peut désigner plusieurs concepts distincts dans le domaine de l’électronique, ce qui peut prêter à confusion. Nous les expliquerons dans la section suivante.

Définitions multiples de SIP

Le terme « Single Inline Package » (SIP) est source d’ambiguïté dans le monde de l’électronique, ce qui engendre souvent de la confusion chez les passionnés, les étudiants et même les professionnels. Cette ambiguïté provient de ses deux identités distinctes : le « Single-in-line Package » traditionnel, une technologie d’encapsulation de circuits intégrés ancienne, et le « System-in-Package » (SiP) moderne, une solution d’intégration avancée. Analysons ces deux concepts afin de clarifier leurs rôles, leurs caractéristiques et leur importance.

Paquet traditionnel à une seule ligne (SIP)

Origines et caractéristiques physiques

Apparu dans les années 1960, le boîtier SIP (Single-in-Line Package) traditionnel est un modèle classique de boîtier de circuit intégré. Sa caractéristique principale est une unique rangée de broches qui dépassent du dessous d’un corps plat, lequel peut être en plastique ou en céramique.
 
Les principales caractéristiques physiques sont les suivantes :
 
  • Nombre de prospects: Généralement, le nombre de broches varie de 4 à 64 (certaines sources mentionnent 2 à 40 broches).
  • Largeur du corpsLes tailles courantes sont de 300 mils ou 600 mils.
  • Lanceur principal: Habituellement 100 mils.
Ces caractéristiques en ont fait un choix pratique pour certaines applications électroniques anciennes.
A schematic illustration of a Single In - Line Package (SIP), highlighting key physical attributes like body width, the arrangement of 7 leads, and lead pitch.
A schematic illustration of a Single In - Line Package (SIP)

Demandes et refus

À leur apogée, les boîtiers SIP traditionnels étaient largement utilisés pour le conditionnement de réseaux de résistances, de matrices de diodes et de petits circuits hybrides tels que les temporisateurs et les oscillateurs. Les boîtiers SIP de petite taille excellaient dans les dispositifs à matrice parallèle, tandis que les plus grands abritaient des circuits hybrides plus complexes.

Cependant, sa popularité a diminué en raison d’une limitation critique : un nombre de broches relativement faible par rapport à des alternatives comme Boîtiers doubles en ligne (DIP). Les boîtiers DIP, avec leurs deux rangées de broches, offraient une plus grande polyvalence pour les circuits de grande taille, remplaçant progressivement les boîtiers SIP dans l’électronique grand public. Aujourd’hui, les boîtiers SIP traditionnels se retrouvent principalement dans les systèmes anciens ou les applications de niche, témoignant de l’évolution de l’électronique.

Systèmes modernes intégrés (SiP)

Définition et valeur fondamentale

Contrairement aux systèmes traditionnels, les systèmes intégrés sur boîtier (SiP) modernes représentent une avancée majeure en matière d’intégration. Ils regroupent plusieurs circuits intégrés (CI) et leurs composants passifs (résistances, condensateurs, etc.) dans un seul boîtier, formant ainsi un système électronique complet.

 

SiP répond aux principaux défis du secteur :

 

  • MiniaturisationRéduit l’encombrement du circuit imprimé de 50 % ou plus, permettant la création d’appareils compacts tels que les objets connectés.
  • Amélioration des performancesDes interconnexions plus courtes améliorent les performances électriques.
  • rentabilitéRéduit les coûts d’ingénierie, d’assemblage et de chaîne d’approvisionnement.
  • Délai de mise sur le marché plus courtRationalise les cycles de conception et les processus de validation.
A cross-sectional diagram showing a System-in-Package (SiP) with Logic, Memory, IPD, and MEMS chips stacked on a TSV layer, which is connected to a substrate with solder balls.
Structure of a System-in-Package (SiP) illustrating multi-chip integration with Through-Silicon Via (TSV) technology

Techniques de fabrication et d'intégration

La puissance de SiP réside dans ses procédés de fabrication sophistiqués :
 
  • Intégration hétérogène: Combine des composants issus de différents procédés de fabrication (par exemple, des puces analogiques et numériques) pour des performances optimales.
  • Empilage de matricesUtilise des techniques telles que l’empilement de puces superposées, l’empilement vertical/horizontal ou l’intégration de puces dans des substrats.
  • Méthodes d’interconnexionUtilise des liaisons filaires, des billes de soudure et la technologie flip-chip pour des connexions fiables.

Technologies habilitantes

Les technologies critiques qui rendent le SiP possible comprennent :
 
  • ProtectionBlindage conforme, compartimenté, sélectif et magnétique pour gérer les interférences électromagnétiques.
  • Emballage avancéConditionnement au niveau de la plaquette et conditionnement au niveau de la plaquette avec distribution pour une intégration haute densité.

Gestion thermique

L’accumulation de chaleur due à la forte densité des composants constitue un défi majeur dans la conception des puces SiP. Voici quelques solutions :
 
  • Matériaux d’interface thermique optimisés.
  • Dissipateurs de chaleur et dissipateurs thermiques intégrés.
  • Des stratégies de conception telles que les vias thermiques dans les circuits imprimés permettent de dissiper efficacement la chaleur.

Applications concrètes

La polyvalence des SiP favorise leur adoption dans tous les secteurs d’activité :
 
  • appareils mobilesLes smartphones, les objets connectés et les lecteurs de musique numériques bénéficient de sa taille compacte.
  • IoT: Alimente les capteurs de maison intelligente et l’infrastructure de ville intelligente.
  • Calcul haute performance (HPC)Utilisé dans les modules de stockage informatique pour les systèmes d’IA.
  • Automobile et aérospatialeIntégré aux systèmes électroniques automobiles, aux systèmes radar et à l’avionique.
  • dispositifs médicauxPermet la création de moniteurs de santé et de traqueurs d’activité physique compacts.

Autres significations de SIP au-delà de l'électronique

Pour éviter toute confusion, il est important de noter les autres utilisations de l’acronyme « SIP » :

  • Mémoire SIPPModule de mémoire à 30 broches à courte durée de vie, utilisé dans les ordinateurs 80286 et 80386. Il a rapidement été remplacé par des modules SIMM plus durables.
  • Protocole d’initiation de session (SIP): Un protocole de télécommunications permettant d’initier et de gérer des sessions vocales, vidéo et de messagerie (essentiel pour les services VoIP).

Analyses comparatives des technologies d'emballage

SIP traditionnel vs. DIP/QFP/SOT

CharacteristicTraditional SIPDIPQFPSOT
Form FactorSingle row of leadsDual rows of leadsQuad flat, no leadsSmall outline, 3-6 leads
Pin Count2–644–64+32–304+3–6
Mounting TechnologyThrough-holeThrough-hole/surface-mountSurface-mountSurface-mount
Typical ApplicationsResistor networks, legacy systemsGeneral ICs, microcontrollersComplex ICs (microprocessors)Transistors, small ICs
Visual comparison of SIP DIP SoC and SiP integrated circuit package types
Visual comparison of SIP, DIP, SoC, and SiP integrated circuit package types

SiP vs. SoC

CharacteristicSiPSoC
Integration LevelMultiple dies in one packageSingle semiconductor die
FlexibilityMixes components from different processesLimited by single process node
CostLower NRE, ideal for mid-volumeHigh NRE, optimized for high volume
PerformanceExcellent (short interconnections)Highest (on-die interconnects)
ApplicationsMobile, IoT, automotiveHigh-volume consumer electronics (e.g., smartphone CPUs)

SiP vs. MCM

CharacteristicSiPMCM
EvolutionEvolved from MCM, adds die stackingPredecessor to SiP, no die stacking
Integration DensityHigher (stacked dies)Moderate (side-by-side chips)
ManufacturingUses advanced packaging (wafer-level)Often uses simpler processes
ApplicationsCompact systems (wearables, IoT)Telecommunications, high-speed data processing

Choisir la solution logicielle adaptée à votre projet

Choisir la solution de boîtier adaptée à un projet électronique est crucial. Ce choix influe sur les performances, la taille et le coût. Les boîtiers SIP (Single Inline Package) constituent une option intéressante pour de nombreux projets.

Lors du choix d’un boîtier SIP, tenez compte des contraintes d’espace de votre projet. Les boîtiers SIP sont idéaux lorsque l’espace disponible sur la carte de circuit imprimé est limité. Leur conception en ligne optimise l’utilisation tout en préservant l’efficacité.

Le coût est un autre facteur à prendre en compte. Les panneaux SIP sont souvent économiques, notamment pour les petites productions. Leur simplicité de conception et de fabrication permet de réduire les dépenses.

Cependant, les boîtiers SIP ne sont pas adaptés à tous les projets. Tenez compte du nombre de connexions nécessaires dans votre circuit. Les boîtiers SIP peuvent ne pas convenir aux applications nécessitant de nombreuses connexions à broches, pour lesquelles un autre type de boîtier serait plus approprié.

Conclusion

Le terme « Single Inline Package » (SIP) englobe deux technologies distinctes : le SIP traditionnel, héritage des débuts de l’électronique, et le SiP moderne, pierre angulaire de l’intégration avancée. Comprendre leurs différences est essentiel pour quiconque travaille dans la conception électronique, qu’il s’agisse de maintenance de systèmes anciens ou de développement de dispositifs de pointe. Avec l’évolution technologique, le SiP continuera de stimuler l’innovation, tandis que le SIP traditionnel demeure un élément précieux de l’histoire de l’électronique.
 
En clarifiant ces concepts, nous espérons démystifier le « SIP » et permettre aux ingénieurs, aux amateurs et aux apprenants de prendre des décisions éclairées dans leurs projets électroniques.

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À Propos De L'Auteur

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Aidan Taylor

I am Aidan Taylor and I have over 10 years of experience in the field of PCB Reverse Engineering, PCB design and IC Unlock.

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