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產業
傳統個別封裝
傳統個別封裝技術是將處理器（CPU）、記憶體、邏輯元件、類比元件等「數個」功能不同的晶片（Chip），分別封裝成「數個」不同的積體電路（IC），再分別焊接在一塊印刷電路板（PCB）上。
以個人電腦的主機板為例，處理器是一個積體電路，記憶體是另外一個積體電路，北橋晶片和南橋晶片是另外兩個積體電路…依此類推，所有的積體電路都焊接在一塊印刷電路板上，才能互相配合進行運算的工作，這種方式會使整個系統的體積較大、成本較高，電訊號必須在印刷電路板上傳送較長的距離才能進行運算，造成耗電量大，而且運算速度慢，系統功能較差。
系統單晶片（SoC：System on a Chip）
將數個功能不同的晶片，整合成「一個」具有完整功能的晶片，再封裝成「一個」積體電路，稱為「系統單晶片（SoC：System on a Chip）」。
例如：將處理器變成「CPU 單元」，北橋晶片變成「MCH 單元」，整合在同一個光罩上，製作成一個晶片，如＜圖一＞所示，目前 Intel（INTC-US）公司就是朝向這個方向努力，以縮小筆記型電腦的體積。
圖一、系統單晶片示意圖
系統單晶片的優點
➤減少體積：以印刷電路板組合數個不同功能的積體電路，體積較大；如果整合成一個 SoC 晶片，則體積變小。
➤減少成本：需要封裝測試多顆積體電路，成本較高；如果整合成一個 SoC 晶片，只需要封裝測試一顆積體電路，成本較低。
➤降低耗電量同時提高運算速度：以印刷電路板組合數個不同功能的積體電路，電訊號必須在印刷電路板上傳送較長的距離才能進行運算，耗電量較高，運算速度較慢；如果整合成一個 SoC 晶片，電訊號在同一個積體電路內傳送較短的距離就能進行運算，耗電量較低，運算速度較快。
➤提升系統功能：將不同功能的積體電路整合成一個 SoC 晶片，體積較小，可以整合更多的「功能單元」，形成功能更強大的晶片。目前已經有許多非常成功的 SoC 晶片在市場上銷售，＜圖二＞是 Nvidia（NVDA-US）公司設計的 Tegra 650 多媒體系統單晶片，結合中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、影像處理器（Image／Video processor）、其他周邊介面等功能單元。
圖二、Nvidia Tegra 650系統單晶片（資料來源：www.nvidia.com）
系統單晶片的挑戰
由於 SoC 晶片的設計與驗證必須與半導體製造技術配合，再加上必須具備完整的混合訊號、數位與類比、低頻與高頻、記憶體等相關的智慧財產權（IP）產業互相配合，因此系統單晶片的設計仍然有許多困難極待克服，系統單晶片的設計瓶頸包括：
➤製造瓶頸：不同功能單元的製程技術不同，要同時製作在矽晶片上非常困難，數位電路的整合比較容易，數位與類比電路兩者要整合在一起就比較困難。
➤封裝瓶頸：SoC 晶片功能強大，工作頻率增加，必定會造成線路的訊號產生雜訊互相干擾，必須使用覆晶封裝、錫球封裝、晶圓級封裝等技術加以克服。
➤測試瓶頸：測試機台必須同時具備多種數位與類比訊號的測試功能，因此必須發展多功能單一機型的測試機台，同時測試不同功能的 SoC 晶片。
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《知識力》授權轉載
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