本發(fā)明屬于sip，具體涉及一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著半導體行業(yè)的快速發(fā)展，對電子產品輕質、小型化、低成本的要求越來越高。在半導體技術進入納米量級后，可以在單片ic上集成更多晶體管，系統(tǒng)級單芯片技術(soc)應用廣泛。然而受限于摩爾定律及工藝尺寸減少面臨的制造難度高、成本高、熱耗大等問題，ic技術逐漸朝著系統(tǒng)級封裝技術(sip)發(fā)展。通過將原本二維平面化電路封裝成3d立體化的sip，可以使系統(tǒng)盡量小型化，同時在功耗、性能上與二維平面電路相當，sip技術結合soc技術成為soc的低成本快速替代方案。

2、專利1(芯片堆疊封裝結構及芯片堆疊封裝方法，申請?zhí)枺?02180002085.5，申請日：2021.08.05)公開了一種芯片堆疊封裝結構以及芯片堆疊封裝方法，具有低成本、準確性高地優(yōu)點。

3、專利2(一種基于sedram的堆疊式器件以及堆疊式系統(tǒng)，申請?zhí)枺?02111061523.3，申請日：2021.09.10)公開了一種基于sedram的堆疊式器件，實現大規(guī)模提高存儲容量和存儲訪問的高帶寬、低功耗目的。

4、專利3(一種基于sip技術多處理器信息處理電路，申請?zhí)枺?01910675518.8，申請日：2019.07.25)公開了一種基于sip技術多處理器信息處理電路，實現減小體積和質量、不增加硬件成本基礎上調整軟核數量的目的。

5、專利1和專利2側重于芯片堆疊結果及方法，是針對特定功能電路封裝方法；專利3側重于采用裸芯堆疊方式，實現的一種多處理器信息處理電路。目前行業(yè)內研究者更多關注特定功能電路堆疊結構及方法，缺少對封裝電路的功能研究，導致現有封裝后電路功能單一，不具有通用性和可維修性。

技術實現思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的是：綜合考慮控制系統(tǒng)電路功能特點、維修需求、靈活擴展等問題，提供一種基于sip技術的雙層堆疊控制系統(tǒng)，根據控制系統(tǒng)電路功能特點，將電路劃分成兩部分，通過雙層堆疊方式將兩部分信號互聯，實現了一種低成本、高集成、輕質的控制系統(tǒng)。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，包括下基板、上基板、圍框和蓋板；

3、所述下基板底層植柱，采用ccga方式裝配于印制板；

4、所述下基板頂層植球，從而與上基板底層連接，實現上基板與下基板之間信號互聯；

5、所述下基板頂層外側與圍框連接，所述圍框與蓋板采用平行縫焊，內部充惰性氣體，實現單機的氣密封裝。

6、所述上基板為控制系統(tǒng)核心電路，包括控制器、程序存儲器、供電電路、時鐘電路和復位電路；

7、所述控制器，在控制系統(tǒng)功能驗證階段，采用fpga芯片，用于實現控制邏輯平臺搭建及驗證；在控制系統(tǒng)功能定型階段，控制邏輯定制化，采用asic芯片；

8、所述程序存儲器，在控制系統(tǒng)功能驗證階段，配合fpga芯片使用，完成控制邏輯存儲，在控制系統(tǒng)功能定型階段則不使用；

9、所述供電電路，完成電平變換，用于滿足控制系統(tǒng)供電需求；

10、所述時鐘電路，輸出固定頻率時鐘信號，供控制系統(tǒng)邏輯電路使用；

11、所述復位電路，用于完成控制系統(tǒng)上電復位。

12、所述下基板為控制系統(tǒng)接口及驅動電路，包括差分接收電路、差分發(fā)送電路、驅動器和數據存儲器；

13、所述差分接收電路，用于完成輸入差分信號至單端信號轉換，單端信號送至控制器；

14、所述差分發(fā)送電路，用于完成單端信號至差分信號轉換，單端信號來自控制器；

15、所述驅動器，使用單端驅動電路，用于完成單端信號驅動輸出，單端信號來自控制器；

16、所述數據存儲器，使用非易失存儲器，用于存儲控制系統(tǒng)的過程數據。

17、所述供電電路能夠實現輸入5v至3.3v、1.8v、1.2v轉換，完成控制系統(tǒng)各電路供電。

18、所述時鐘電路采用晶振，給控制器提供40mhz的時鐘信號，控制系統(tǒng)在時鐘驅動下完成邏輯功能。

19、所述復位電路采用看門狗，在上電過程給控制器復位信號，完成控制器中寄存器初始化。

20、所述差分接收電路和差分發(fā)送電路，采用rs422電平形式，實現控制系統(tǒng)與上一級單機信號交互，具體為：所述差分接收電路采用4路rs422接收器，完成4路輸入差分信號至單端信號轉換；所述差分發(fā)送電路采用4路rs422驅動器，完成4路單端信號至差分信號轉換。

21、所述數據存儲器采用flash信號，完成控制系統(tǒng)中間數據存儲。

22、所述驅動器采用電平轉換器，驅動器兩端電平一致起到信號隔離、驅動作用，驅動器兩邊電平不同，起到電平變化作用，實現控制器單端信號驅動輸出以及輸入單端信號隔離。

23、控制系統(tǒng)的上一級單機產生激勵信號，采用鏈式連接方式，完成n個控制系統(tǒng)的控制，其中n個控制系統(tǒng)地址編碼不同，上一級單機能夠訪問單個或多個控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)與負載之間使用ttl電平形式，每個控制系統(tǒng)能夠同時完成多個負載的控制。

24、與現有技術相比，本發(fā)明采用的技術方案具有以下有益效果：

25、1、本發(fā)明中控制系統(tǒng)使用微組裝工藝，采用雙層堆疊方式，具有集成度高特點，顯著減小單機的體積和重量，單機尺寸縮小至32mm*32mm，約為同類單元1/3，重量由112g減少至24g，滿足輕量化、小型化設計需求。

26、2、本發(fā)明中控制系統(tǒng)單機集成、封裝后，蓋板可拆除，上基板和下基板可分離，具有可維修性。

27、3、本發(fā)明中控制系統(tǒng)根據電路功能劃分，上基板和下基板電路功能獨立，在需求升級時，只需要變更上基板或下基板設計，設計變更的成本較低。

28、4、本發(fā)明中上基板控制器使用fpga芯片，通過編程快速驗證不同邏輯功能，具有通用性。

29、5、本發(fā)明中控制系統(tǒng)功能固化后，上基板控制器采用asic電路，達到降低成本的目的。

30、6、本發(fā)明中控制系統(tǒng)與上一級單機采用rs422接口，支持長距離信號傳輸和總線控制方式，同時具有抑制共模干擾作用。

31、7、本發(fā)明中控制系統(tǒng)與下一級單機采用ttl接口，信號驅動輸出，負載驅動能力強。

技術特征：

1.一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：包括下基板、上基板、圍框和蓋板；

2.根據權利要求1所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

3.根據權利要求1所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

4.根據權利要求2所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

5.根據權利要求2所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

6.根據權利要求2所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

7.根據權利要求3所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

8.根據權利要求3所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

9.根據權利要求3所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

10.根據權利要求1-9任一所述的一種基于sip的雙層堆疊控制系統(tǒng)，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于SIP的雙層堆疊控制系統(tǒng)，包括下基板、上基板、圍框和蓋板；所述下基板底層植柱，采用CCGA方式裝配于印制板；所述下基板頂層植球，從而與上基板底層連接，實現上基板與下基板之間信號互聯；所述下基板頂層外側與圍框連接，所述圍框與蓋板采用平行縫焊，內部充惰性氣體，實現單機的氣密封裝；本發(fā)明控制系統(tǒng)單機集成、封裝后，蓋板可拆除，上基板和下基板可分離，具有可維修性；本發(fā)明控制系統(tǒng)根據電路功能劃分，上基板和下基板電路功能獨立，在需求升級時，只需要變更上基板或下基板設計，設計變更的成本較低。

技術研發(fā)人員：王勇,鄔天愷,李玄,陳琛,高文輝,陳原,孟偉
受保護的技術使用者：中國電子科技集團公司第十四研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21