SoC (System on Chip) اور SiP (System in Package) دونوں جدید انٹیگریٹڈ سرکٹس کی ترقی میں اہم سنگِ میل ہیں، جو الیکٹرانک سسٹمز کی مائنیچرائزیشن، کارکردگی اور انضمام کو قابل بناتے ہیں۔
1. SoC اور SiP کی تعریفیں اور بنیادی تصورات
ایس او سی (سسٹم آن چپ) - پورے سسٹم کو ایک چپ میں ضم کرنا
SoC ایک فلک بوس عمارت کی طرح ہے، جہاں تمام فنکشنل ماڈیولز کو ایک ہی فزیکل چپ میں ڈیزائن اور انٹیگریٹ کیا جاتا ہے۔ ایس او سی کا بنیادی خیال الیکٹرانک سسٹم کے تمام بنیادی اجزاء بشمول پروسیسر (سی پی یو)، میموری، کمیونیکیشن ماڈیولز، اینالاگ سرکٹس، سینسر انٹرفیس، اور دیگر فنکشنل ماڈیولز کو ایک ہی چپ پر مربوط کرنا ہے۔ SoC کے فوائد اس کے اعلیٰ سطح کے انضمام اور چھوٹے سائز میں ہیں، جو کارکردگی، بجلی کی کھپت اور طول و عرض میں اہم فوائد فراہم کرتے ہیں، جو اسے خاص طور پر اعلیٰ کارکردگی، پاور حساس مصنوعات کے لیے موزوں بناتے ہیں۔ ایپل اسمارٹ فونز میں پروسیسرز ایس او سی چپس کی مثالیں ہیں۔
مثال کے طور پر، SoC شہر میں ایک "سپر بلڈنگ" کی طرح ہے، جہاں تمام فنکشنز اس کے اندر ڈیزائن کیے گئے ہیں، اور مختلف فنکشنل ماڈیولز مختلف منزلوں کی طرح ہیں: کچھ آفس ایریاز (پروسیسر)، کچھ تفریحی علاقے (میموری)، اور کچھ مواصلاتی نیٹ ورکس (مواصلاتی انٹرفیس)، سبھی ایک ہی عمارت (چپ) میں مرکوز ہیں۔ یہ پورے نظام کو ایک ہی سلکان چپ پر کام کرنے کی اجازت دیتا ہے، اعلی کارکردگی اور کارکردگی کو حاصل کرتا ہے۔
ایس آئی پی (پیکیج میں سسٹم) - مختلف چپس کو ایک ساتھ جوڑنا
SiP ٹیکنالوجی کا نقطہ نظر مختلف ہے۔ یہ ایک ہی فزیکل پیکج کے اندر مختلف افعال کے ساتھ ایک سے زیادہ چپس کو پیک کرنے جیسا ہے۔ یہ پیکیجنگ ٹکنالوجی کے ذریعے متعدد فنکشنل چپس کو یکجا کرنے پر توجہ مرکوز کرتا ہے بجائے اس کے کہ انہیں SoC جیسی ایک چپ میں ضم کیا جائے۔ SiP ایک سے زیادہ چپس (پروسیسر، میموری، RF چپس، وغیرہ) کو ایک ساتھ پیک کرنے یا ایک ہی ماڈیول کے اندر اسٹیک کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے نظام کی سطح کا حل بنتا ہے۔
SiP کے تصور کو ٹول باکس کو جمع کرنے سے تشبیہ دی جا سکتی ہے۔ ٹول باکس میں مختلف ٹولز ہوسکتے ہیں، جیسے سکریو ڈرایور، ہتھوڑے اور مشق۔ اگرچہ وہ آزاد ٹولز ہیں، لیکن آسان استعمال کے لیے یہ سب ایک خانے میں متحد ہیں۔ اس نقطہ نظر کا فائدہ یہ ہے کہ ہر ٹول کو الگ سے تیار اور تیار کیا جا سکتا ہے، اور انہیں ضرورت کے مطابق سسٹم پیکج میں "اسمبل" کیا جا سکتا ہے، جس سے لچک اور رفتار ملتی ہے۔
2. تکنیکی خصوصیات اور SoC اور SiP کے درمیان فرق
انضمام کے طریقہ کار میں فرق:
SoC: مختلف فنکشنل ماڈیولز (جیسے CPU، میموری، I/O، وغیرہ) براہ راست ایک ہی سلکان چپ پر ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ تمام ماڈیولز ایک ہی بنیادی عمل اور ڈیزائن کی منطق کا اشتراک کرتے ہیں، ایک مربوط نظام کی تشکیل کرتے ہیں۔
SiP: مختلف فنکشنل چپس کو مختلف پراسیس کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے اور پھر ایک ہی پیکیجنگ ماڈیول میں 3D پیکیجنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے جسمانی نظام بنانے کے لیے جوڑا جا سکتا ہے۔
ڈیزائن کی پیچیدگی اور لچک:
SoC: چونکہ تمام ماڈیولز ایک ہی چپ پر مربوط ہیں، اس لیے ڈیزائن کی پیچیدگی بہت زیادہ ہے، خاص طور پر مختلف ماڈیولز جیسے ڈیجیٹل، اینالاگ، RF، اور میموری کے باہمی تعاون کے لیے۔ اس کے لیے انجینئرز کو کراس ڈومین ڈیزائن کی گہری صلاحیتوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید یہ کہ، اگر ایس او سی میں کسی ماڈیول کے ساتھ ڈیزائن کا مسئلہ ہے، تو پوری چپ کو دوبارہ ڈیزائن کرنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے، جس سے اہم خطرات لاحق ہوتے ہیں۔
SiP: اس کے برعکس، SiP ڈیزائن میں زیادہ لچک پیش کرتا ہے۔ مختلف فنکشنل ماڈیولز کو سسٹم میں پیک کیے جانے سے پہلے الگ الگ ڈیزائن اور تصدیق کی جا سکتی ہے۔ اگر ماڈیول کے ساتھ کوئی مسئلہ پیدا ہوتا ہے، تو صرف اس ماڈیول کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہے، باقی حصوں کو غیر متاثر چھوڑ کر۔ یہ ایس او سی کے مقابلے میں تیز تر ترقی کی رفتار اور کم خطرات کی بھی اجازت دیتا ہے۔
عمل کی مطابقت اور چیلنجز:
SoC: مختلف فنکشنز جیسے ڈیجیٹل، اینالاگ، اور RF کو ایک ہی چپ پر مربوط کرنے سے عمل کی مطابقت میں اہم چیلنجز کا سامنا ہے۔ مختلف فنکشنل ماڈیولز کو مختلف مینوفیکچرنگ کے عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ڈیجیٹل سرکٹس کو تیز رفتار، کم طاقت کے عمل کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ اینالاگ سرکٹس کو زیادہ درست وولٹیج کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک ہی چپ پر ان مختلف عملوں کے درمیان مطابقت حاصل کرنا انتہائی مشکل ہے۔
SiP: پیکجنگ ٹیکنالوجی کے ذریعے، SiP مختلف عملوں کا استعمال کرتے ہوئے تیار کردہ چپس کو مربوط کر سکتا ہے، جس سے SoC ٹیکنالوجی کو درپیش عمل کی مطابقت کے مسائل کو حل کیا جا سکتا ہے۔ SiP ایک ہی پیکیج میں متعدد متضاد چپس کو ایک ساتھ کام کرنے کی اجازت دیتا ہے، لیکن پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے لیے درست تقاضے زیادہ ہیں۔
R&D سائیکل اور اخراجات:
SoC: چونکہ SoC کو شروع سے تمام ماڈیولز کو ڈیزائن اور تصدیق کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے ڈیزائن کا دور طویل ہے۔ ہر ماڈیول کو سخت ڈیزائن، تصدیق اور جانچ سے گزرنا چاہیے، اور مجموعی ترقی کے عمل میں کئی سال لگ سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں زیادہ لاگت آتی ہے۔ تاہم، ایک بار بڑے پیمانے پر پیداوار میں، اعلی انضمام کی وجہ سے یونٹ کی لاگت کم ہوتی ہے۔
SiP: R&D سائیکل SiP کے لیے چھوٹا ہے۔ چونکہ SiP پیکیجنگ کے لیے موجودہ، تصدیق شدہ فنکشنل چپس کو براہ راست استعمال کرتا ہے، اس لیے یہ ماڈیول کو دوبارہ ڈیزائن کرنے کے لیے درکار وقت کو کم کرتا ہے۔ یہ پروڈکٹ کو تیز تر لانچ کرنے کی اجازت دیتا ہے اور R&D کے اخراجات کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔
سسٹم کی کارکردگی اور سائز:
SoC: چونکہ تمام ماڈیولز ایک ہی چپ پر ہیں، اس لیے مواصلات میں تاخیر، توانائی کے نقصانات، اور سگنل کی مداخلت کو کم کیا جاتا ہے، جس سے SoC کو کارکردگی اور بجلی کی کھپت میں بے مثال فائدہ ملتا ہے۔ اس کا سائز کم سے کم ہے، جس کی وجہ سے یہ خاص طور پر اسمارٹ فونز اور امیج پروسیسنگ چپس جیسی اعلیٰ کارکردگی اور بجلی کی ضروریات والی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے۔
SiP: اگرچہ SiP کا انٹیگریشن لیول SoC جتنا اونچا نہیں ہے، پھر بھی یہ ملٹی لیئر پیکیجنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے مختلف چپس کو ایک ساتھ پیک کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں روایتی ملٹی چپ سلوشنز کے مقابلے میں چھوٹا سائز ہوتا ہے۔ مزید برآں، چونکہ ماڈیولز ایک ہی سلکان چپ پر مربوط ہونے کے بجائے جسمانی طور پر پیک کیے گئے ہیں، جبکہ کارکردگی SoC سے مماثل نہیں ہوسکتی ہے، اس لیے یہ اب بھی زیادہ تر ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرسکتا ہے۔
3. SoC اور SiP کے لیے درخواست کے منظرنامے۔
SoC کے لیے درخواست کے حالات:
SoC عام طور پر سائز، بجلی کی کھپت، اور کارکردگی کے لیے اعلی تقاضوں والے فیلڈز کے لیے موزوں ہے۔ مثال کے طور پر:
اسمارٹ فونز: اسمارٹ فونز میں پروسیسرز (جیسے کہ Apple کی A-series چپس یا Qualcomm's Snapdragon) عام طور پر انتہائی مربوط SoCs ہوتے ہیں جن میں CPU، GPU، AI پروسیسنگ یونٹس، کمیونیکیشن ماڈیولز وغیرہ شامل ہوتے ہیں، جس میں طاقتور کارکردگی اور کم بجلی کی کھپت دونوں کی ضرورت ہوتی ہے۔
امیج پروسیسنگ: ڈیجیٹل کیمروں اور ڈرونز میں، امیج پروسیسنگ یونٹس کو اکثر متوازی پروسیسنگ کی مضبوط صلاحیتوں اور کم تاخیر کی ضرورت ہوتی ہے، جسے SoC مؤثر طریقے سے حاصل کر سکتا ہے۔
اعلی کارکردگی والے ایمبیڈڈ سسٹمز: SoC خاص طور پر چھوٹے آلات کے لیے موزوں ہے جن میں توانائی کی کارکردگی کے سخت تقاضے ہیں، جیسے IoT آلات اور پہننے کے قابل۔
SiP کے لیے درخواست کے منظرنامے:
SiP کے پاس ایپلیکیشن کے منظرناموں کی ایک وسیع رینج ہے، جو ان فیلڈز کے لیے موزوں ہے جن میں تیزی سے ترقی اور ملٹی فنکشنل انضمام کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے:
مواصلاتی سازوسامان: بیس اسٹیشنوں، راؤٹرز وغیرہ کے لیے، SiP متعدد RF اور ڈیجیٹل سگنل پروسیسرز کو مربوط کر سکتا ہے، جس سے پروڈکٹ ڈویلپمنٹ سائیکل کو تیز کیا جا سکتا ہے۔
کنزیومر الیکٹرانکس: سمارٹ واچز اور بلوٹوتھ ہیڈسیٹ جیسی مصنوعات کے لیے، جن میں تیزی سے اپ گریڈ سائیکل ہوتے ہیں، SiP ٹیکنالوجی نئی فیچر پروڈکٹس کو تیزی سے لانچ کرنے کی اجازت دیتی ہے۔
آٹوموٹیو الیکٹرانکس: آٹوموٹیو سسٹمز میں کنٹرول ماڈیولز اور ریڈار سسٹم مختلف فنکشنل ماڈیولز کو تیزی سے مربوط کرنے کے لیے SiP ٹیکنالوجی کا استعمال کر سکتے ہیں۔
4. SoC اور SiP کے مستقبل کی ترقی کے رجحانات
ایس او سی کی ترقی میں رجحانات:
SoC اعلی انضمام اور متضاد انضمام کی طرف ترقی کرتا رہے گا، ممکنہ طور پر AI پروسیسرز، 5G کمیونیکیشن ماڈیولز، اور دیگر فنکشنز کا مزید انضمام شامل ہے، جو ذہین آلات کے مزید ارتقا کو آگے بڑھاتا ہے۔
ایس آئی پی کی ترقی میں رجحانات:
SiP تیزی سے بدلتی ہوئی مارکیٹ کے تقاضوں کو پورا کرنے کے لیے چپس کو مختلف عملوں اور افعال کے ساتھ مضبوطی سے پیک کرنے کے لیے جدید پیکیجنگ ٹیکنالوجیز، جیسے کہ 2.5D اور 3D پیکیجنگ ایڈوانسمنٹ پر انحصار کرے گا۔
5. نتیجہ
SoC ایک ملٹی فنکشنل سپر اسکائی اسکریپر بنانے کی طرح ہے، تمام فنکشنل ماڈیولز کو ایک ڈیزائن میں مرتکز کرتا ہے، جو کارکردگی، سائز اور بجلی کی کھپت کے لیے انتہائی اعلی تقاضوں کے ساتھ ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے۔ دوسری طرف، SiP، ایک سسٹم میں مختلف فنکشنل چپس کی "پیکجنگ" کی طرح ہے، جو لچک اور تیز رفتار ترقی پر زیادہ توجہ مرکوز کرتا ہے، خاص طور پر صارفین کے الیکٹرانکس کے لیے موزوں ہے جن کو فوری اپ ڈیٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ دونوں کی اپنی طاقتیں ہیں: SoC نظام کی بہترین کارکردگی اور سائز کی اصلاح پر زور دیتا ہے، جبکہ SiP نظام کی لچک اور ترقی کے چکر کی اصلاح کو نمایاں کرتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: اکتوبر-28-2024