Силиконовая печатная плата:преимущества и способы ее разработки

Кремниевый чип и печатная плата

Источник:Викисклад

Почему вы должны использовать кремниевую печатную плату? Простой, Si или кремний — это простой элемент с уникальными характеристиками. Кроме того, он действует как изолятор и при некоторых условиях проводит электричество.

Таким образом, он может питать все, от микроволновых печей смартфонов до суперкомпьютеров.

Кроме того, кремний подвергается легированию — процессу изменения электрических свойств. Следовательно, вы можете использовать кремний для изготовления транзисторов для усиления электрических сигналов.

В этой статье рассказывается больше о плате, функциях, преимуществах и многом другом.

Итак, начнем!

Что такое кремниевая печатная плата?

SiCB или кремниевые печатные платы выглядят как стандартные печатные платы. Но разница между обеими платами заключается в том, что первая использует кремниевую подложку, а вторая использует FR4.

Кроме того, вы можете создавать кремниевые печатные платы на любом заводе по производству кремниевых пластин. Все, что вам нужно сделать, это использовать предварительную или внутреннюю обработку линии в зависимости от вашего литейного производства.

Кроме того, размеры SiCB лежат между печатными платами и элементами интегральных схем. Таким образом, поскольку печатная плата имеет размер 10 x 10 дюймов, стандартные SiCB имеют размер 2 x 3 дюйма, а микросхемы - полдюйма с каждой стороны.

Кроме того, вы можете изменить дизайн стандартной печатной платы FR4 на маленькую SiCB (менее четверти размера печатной платы). Все, что вам нужно сделать, это удалить кубики пакета и уменьшить размеры трасс.

Можете ли вы добавить дизайн HPC (высокопроизводительные вычисления) к SiCB? Да, ты можешь. Но вы должны добавить следующие компоненты:

• Драйверы тактовых импульсов/генератор в масштабе микросхемы

Масштабный осциллятор

Источник:Researchgate

• Разъемы ввода/вывода

Разъемы ввода-вывода

Источник:Wikiwand

• Кости памяти (8)

Память умирает

Источник:Wikipedia Commons

• Сдох процессор

Сдох процессор

Источник:Википедия

• Большие игровые кости FPGA (4)

ПЛИС

Источник:Wikipedia Commons

• Обходные конденсаторы

Обходной конденсатор

Источник:Викисклад

Ваша схема должна иметь размер 60 мм x 70 мм и толщину менее 3 мм с этими компонентами. Но вы можете добавить больше миллиметров для радиатора.

Возможности и преимущества кремниевой печатной платы

Кремниевая печатная плата имеет следующие особенности и преимущества:

Сигнализация

Из-за более короткого расстояния на SiCB по сравнению со стандартной печатной платой он имеет более высокую скорость передачи сигналов. Таким образом, удаление корпуса печатной платы помогает уменьшить ее емкость и паразитную индуктивность.

Кроме того, эти печатные платы имеют относительно небольшие провода размером около 2 x 8 микрон.

Следовательно, они могут быть резистивными, идеально подходящими для сигнальной среды. Следовательно, вам может не понадобиться терминировать линии передачи, уменьшая излучаемую энергию и электромагнитные помехи.

Кроме того, вы можете сделать высокоскоростную сигнализацию через TSV. Но убедитесь, что он не превышает 100 микрон, потому что это может дорого стоить целостности сигнала.

Низкое энергопотребление

Если вы сравните стандартную печатную плату с SiCB, вы заметите, что последняя требует меньшего охлаждения. Это связано с тем, что требования к мощности ввода-вывода значительно снизились.

Интересно, что вы можете увидеть печатную плату с мощностью ввода-вывода ниже 10% от мощности ввода-вывода упакованной части. Кроме того, вы можете заметить большее снижение мощности ввода-вывода, если вы спроектируете пользовательский ввод-вывод для электрических соединений SiCB.

Надежность

Это устройство обладает повышенной надежностью, поскольку температурные коэффициенты на кремниевой печатной плате и голом кремниевом кристалле совпадают. Таким образом, вы можете использовать этот шаблон схемы для высокопроизводительных вычислений, не беспокоясь о сбое системы.

Еще одним преимуществом использования системы на основе SiCB является ее небольшое количество частей. Следовательно, вы можете быстро отремонтировать или переделать его по сравнению с системой на основе FR4.

Звенья цепочки поставок

Без сомнения, дизайн, доработка, испытания, детали и производство SiCB имеют доступные звенья в цепочке поставок. Но цепочка не работает, потому что они не связаны. Но эти ссылки будут присоединяться по мере развития технологий.

Как спроектировать и построить SiCB

Вот шаги, необходимые для сборки кремниевой печатной платы:

Шаг 1. Начните с дизайна

Чтобы начать проектирование SiCB, вы можете выбрать инструмент компоновки микросхемы или инструмент компоновки печатной платы. Кроме того, важно отметить, что ни один из этих инструментов не подходит, но они будут работать идеально.

Как? Инструменты для печатных плат идеально подходят для трассировки, а не для размеров менее микрона.

И они не создают выходные файлы IC (GDSII).

С другой стороны, инструменты проектирования ИС больше ориентированы на область. Но ему не хватает простоты использования и производительности маршрутизации.

Шаг 2. Получите протестированные компоненты

Вы можете быстро получить технические описания игральных костей на заводах или в Интернете. Но очень важно убедиться, что детали проходят полное тестирование в форме штампа.

Шаг 3. Создайте SiCB

Вы можете создавать SiCB с использованием технологии изготовления полупроводниковых ИС. Но проблема в том, что литейные заводы могут иметь ограничения по сетке. И вы можете получить только небольшие SiCB или кремниевые переходники.

Итак, если вам нужна гигантская кремниевая печатная плата, выберите сшивку сетки. В качестве альтернативы вы можете рассмотреть более старые фабрики, поскольку они завершают маскировку кремниевой пластины.

Если вы изготавливаете переходник, вы можете сделать медную металлизацию толщиной около 2 микрон. Однако этот процесс не идеален для SiCB, поскольку их минимальный подходящий размер составляет примерно 5 микрон.

Кроме того, вы можете добавлять различные материалы подложки, такие как стекло, органика и керамика.

Шаг 4. Соберите печатную плату

Соберите SiCB, используя высококачественные сборочные цеха печатных плат.

Для этого вам понадобится автоматизированная машина для захвата и размещения с отличным контролем электростатического разряда.

Затем следуйте правилам проектирования поверхностного монтажа для сборки детали и работайте с шагами контактных площадок от 30 до 40.

Кроме того, поскольку между SiCB и матрицей одинаковая температура, вам не нужно недоливать оголенную матрицу. Из-за снижения механического/термического напряжения.

Шаг 5. Тестирование и доработка

На этом этапе вы можете протестировать собранные SiCB, комбинируя тестовые приспособления для зондирования пластин, самотестирование, модифицированный корпус и тест с летающим зондом. Кроме того, если вам необходимо заменить компоненты, используйте методы доработки печатных плат.

Округление

Кремниевые печатные платы аналогичны стандартным печатным платам, но с кремниевой подложкой. Кроме того, они допускают шаг контактной площадки от 30 до 40 микрон.

Кроме того, это устройство поставляется с предусмотренными компонентами, такими как сложенный 3D-кристалл и голый кристалл. И вы можете сделать их с определенной обработкой на основе литейного производства. Кроме того, благодаря уникальным характеристикам этого устройства его можно сойти за конструкцию HPC. Планируете ли вы построить кремниевую печатную плату? Или вы хотите получить лучший для вашего проекта? Свяжитесь с нами.