Amerikaans bedrijf miniaturiseert printplaten

Een bedrijf uit Californië heeft een alternatieve manier ontwikkeld om computers te bouwen: het heeft een silicium variant van conventionele printplaten ontwikkeld, die zuiniger en kleiner belooft te zijn dan normale pcb's.

Het Amerikaanse bedrijf siXis is een samenwerking met de foundry SVTC Technologies begonnen: de chipfabrikant zal modules voor siXis fabriceren, die het midden houden tussen asic's en pcb's. De verschillende componenten, zoals geheugen, processors en andere logica, worden door de klanten van siXis uitgekozen of aangeleverd en worden vervolgens direct op deze silicium modules gemonteerd.

De technologie van siXis moet het geprinte circuitboard, met lagen koper en isolatiemateriaal, vervangen door een passief siliciumsubstraat. De aangeleverde componenten worden op het substraat aangebracht, waarna het geheel in een bga-behuizing wordt ondergebracht. Dit proces zou de afmetingen van een geïntegreerd systeem met een factor drie verkleinen en naast het gewicht ook het energieverbruik verminderen.

SiXis zou binnen zes maanden een traditioneel pcb-ontwerp in een silicium-ontwerp kunnen omzetten. SVTC neemt de productie voor zijn rekening. De resulterende systemen zijn goedkoper, sneller en zuiniger dan traditionele ontwerpen, zo stelt siXis-hoofdontwerper David Blaker. Zijn bedrijf zal vooral aan overheidsinstanties als het Amerikaanse leger leveren, maar ook bijvoorbeeld fabrikanten van communicatie-, medische en ruimtevaartapparatuur zouden de techniek kunnen gebruiken.

Reacties (35)

[Durandal]

Ik ben niet helemaal overtuigd van het plaatje: Die FPGA is ineens een stuk kleiner geworden ?

Het enige waar ze op zouden kunnen besparen is de ruimte tussen de komponenten, maar die is bij SMD (want ze gaan geen gaatjes boren in dat silicium substraat) en een goed print ontwerp tochal heel klein.

Verder heeft de wet van Moore ook zijn impact op de afmetingen van electronica, dus als het 6 maanden kost om die epoxy PCB op Si substraat na te maken kan je ook 6 maanden later een kleinere epoxy PCB maken. Wat is de winst dan nog?

Dit riekt naar veredelde reklame.

[Reactie gewijzigd door Durandal op 22 juli 2024 19:56]

[PPie]

Ze gebruiken in plaats van een FPGA in een verpakking de naakte FPGA die. Die is meestal kleiner, zeker als je iets hebt met een heleboel pootjes.
De pootjes hebben een bepaalde afstand tussen de pootjes nodig waardoor de verpakking groter is dan de naked die waar de aansluitpads dichter op elkaar zitten,
of zelfs verdeeld zitten over de hele die.
Voorbeeld: Je ziet vaak van die opengewerkte DIL (twee rijen pootjes) chips met in het midden de minieme chip-die. De die is dan bv 5x5 mm, maar heeft 40 pootjes op 100 mil, dus is het doosje 20 x 2.54 mm = 50.8 mm lang.
Die zal dus bij dit systeem 5x5 mm innemen...

[Merijn70]

Bij de ene staat Package en bij de andere niet, deze laatste gaat in de complete Package.

Edit: Opervlakte is in totaal maar een klein beetje groter (10%) als de FPGA maar misschien is de dikte wel iets toegenomen.

[Reactie gewijzigd door Merijn70 op 22 juli 2024 19:56]

[Bartjezz]

En dan denk je bij jezelf: waarom bestaat dat niet langer?? Wel een goeie ontwikkeling!
De aangeleverde componenten worden op het substraat aangebracht, waarna het geheel in een bga-behuizing wordt ondergebracht.
En wat moet ik mij hierbij voostellen?? Wat voor een behuizing is dit?

[DrClaw]

BGA betekent Ball Grid Array. ofwel zoiets als http://www.ironwoodelectr...ping/pa-bga-smt_large.jpg

door verhitting kun je dan de balletjes enigzins laten smelten en daarna weer hard laten worden, zodat ze een vast contact vormen met wat dan ook erbovenop lag.

[Sphere-]

Dit is een BGA chip gezien vanaf de achterkant:
http://img.zdnet.com/techDirectory/_BGA.GIF

De foto van DrClaw laat een BGA naar PGA (Pin Grid Array) converter zien.

[Verwijderd]

een bga is een ball grid array, een processor voetje zeg maar.

[TD-er]

Niet zozeer een voetje, maar kleine soldeer-eilandjes onder de chip.
Deze soldeer je door het geheel te verhitten en er dan lokaal met warme lucht langs te gaan.
Niet echt voor de hobbyist thuis dus.

Moderne geheugenchips zie je ook zonder pinnetjes aan de zijkant en als je een wat kleinere module hebt (kleiner qua capaciteit), dan zie je vaak de eilandjes voor extra chips zitten op de printplaat.

[GENETX]

Ik gok op eenzelfde soort "behuizing" die je normaal terugvind op een chip.

[KaleBrink]

Kijk maar eens naar de chip's op je geheugen bankje. (mits het DDR2 is).
Dat is een BGA behuizing.

[Verwijderd]

Natuurlijk klinkt dit als muziek in de oren; kleiner, zuiniger, sneller. Wie wil dit niet?

Maar... wat als ik mijn geheugen wil uitbreiden of vervangen? Of een andere processor wil plaatsen? Volgens mij kunnen we uit het onderstaande citaat (van de EETimes.com website) halen dat dit niet meer mogelijk is:

Designers can supply siXis with a prototype board design and the company converts it into a silicon board version manufactured by SVTC Technologies.

Dus: kleiner, zuiniger, sneller maar ook minder tweakerish en in een bepaalde mate milieu-onvriendelijk; hoewel er 9 keer minder materiaal nodig zal zijn (factor 3 => 3^2 aan oppervlakte?) krijgen we meer een wegwerp-cultuur. Niks niet je geheugen updaten om nog 2 jaar `het te kunnen uitzingen'...

[MSalters]

Dan vervang je jouw toekomstige i21 met DDR11 door een i22 met DDR12. Simpel toch? En zeker milieuvriendelijker. Een behoorlijk deel van het energieverbruik van een moderne PC zit 'm in de drivers van lange communicatelijnen, bijvoorbeeld de DDR3 bus. Die is al gauw 100 tot 200 millimeter. Met deze technologie is die afstand kleiner en het verlies waarschijnlijk ook.

Ook je "materiaalverbruik" claim lijkt me onzin. Met 9x minder grondstoffen maakt de levensduur weinig uit. Sowieso vervangen 95%+ van de mensen geen losse onderdelen. En waar dat wel gebeurt is het ook van een combinatie van onderdelen zoals mobo+CPU+RAM, dat kan zo blijven. En voor die laatste 1%? Daar staat blijkbaar een besparing van 8/9de in materialen tegenover.

O ja, je moet die 1% gebruikers ook nog door 2 delen omdat ze de helft van de tijd wel een compleet nieuwe PC kopen. Totaalsom: 0,5% meer onderdelen nodig wegens minder gedeeltelijke upgrade opties, 88.9% minder grondstoffen per stuk, 88.4% totale winst.

[centr1no]

Deze ontwikkeling is (in eerste instantie) ook helemaal niet bedoelt voor de gewone consument.

Als voorbeeld:
We hebben allemaal in films wel eens een mobiele commandowagen gezien.
Zo'n vrachtwagentje met een aantal beeldschermen, serverkasten e.d.
Alles wat er aan apparatuur in zo'n wagen zit is nu nog gewoon opgebouwd met gewone printplaten, insteekkaarten en kabels.
Die apparatuur neemt behoorlijk wat plaats in beslag en is gevoelig voor trillingen,stof en vocht waartegen het beschermd moet worden.
Stel je nu voor dat al dat spul vervangen kan worden door deze nieuwe techniek met apparaten die veel kleiner zijn, minder gevoelig zijn en ook nog goedkoper zijn.
Kunnen ze het belastinggeld ergens anders aan besteden.

[Reactie gewijzigd door centr1no op 22 juli 2024 19:56]

[mjl]

Tja wel goedkoper.

Lijkt me voor een PC dus ook niet de beste oplossing. Mischien een hybride systeem, chipset, bios, controllers en alvast 8GB geheugen etc. op 1 plaatje van dit spul daarnaast een paar lijntjes naar een geheugen bankje, processor slot en PCIe bus..

[Verwijderd]

Voor desktop PC's zal het id niet gauw gebruikt worden, maar voor telefoons is het wel handig. Of ga jij op je gsm ook geheugen bijprikken en de CPU upgraden?

[Dark Angel 58]

ik heb wel twijfels, want daardoor worden de computers nog warmer, dat komt door componenten die nog dichterbij staan, alsof er veel mensen in een kleine vergaderkamer zitten, ze produceren meer warmte.

[dbm_]

Ze produceren net zoveel warmte als in een grote ruimte, maar omdat de hoeveelheid lucht in de kleinere ruimte relatief klein is wordt deze sneller opgewarmd dan in een grotere ruimte.

vergelijk de volgende situatie: je hebt een halve beker koude koffie, daarbij gooi je een halve beker hete koffie. Het resultaat is een volle beker met koffie die redelijk warm is. Maar als je die halve beker koffie in een thermoskan met koude koffie doet dan is het effect veel kleiner en heb je nog steeds koude koffie.

warmte en temperatuur is niet hetzelfde he

[Pinkys Brain]

Maakt het juist makkelijker te koelen, een flat heat-pipe erop die verbonden word aan een heatsink en je bent klaar ... ipv. rekening moeten houden met verspreide elementen waarvoor alles met heatpipes verbinden meestal niet praktisch is.

[HotFix]

Dus dit is dan niet geschikt voor computers? Ik zie alleen dat SiXis gaat leveren aan het Amerikaanse leger, en dat het ook geschikt zou kunnen zijn voor communicatie- medische en ruimtevaartapparatuur.

Anders was dit natuurlijk altijd beter; goedkoper, zuiniger en sneller is wat praktisch iedereen wilt.

[redwing]

Aangezien SiXis de ontwikkeling doet en het 6 maanden duurt lijkt het me niet echt geschikt voor computers. Die hebben normaal gesproken een zo kort mogelijke ontwikkeltijd en als daar 6 maanden boven op komt loop je al ver op de ontwikkelingen achter.

Verder lijkt het er op dat ze een bepaalde opzet willen hebben (FPGA + memory) terwijl voor een computer vaak standaard asics gebruikt worden. Deze zouden dan ook allemaal omgezet moeten worden. Ik heb het idee dat bovenstaand idee vooral voor de wat 'simpelere' schakelingen is waarbij alle logica in 1 FPGA kan worden gestopt.

[Verwijderd]

Aangezien SiXis de ontwikkeling doet en het 6 maanden duurt lijkt het me niet echt geschikt voor computers. Die hebben normaal gesproken een zo kort mogelijke ontwikkeltijd en als daar 6 maanden boven op komt loop je al ver op de ontwikkelingen achter.

Het omzetten duurt 6 maanden. Dat wil natuurlijk niet zeggen dat als je je producten rechtstreeks met deze techniek ontwikkelt het ook veel langer moet duren...

Lijkt me erg intressant, vooral ook voor bijvoorbeeld datacenter (san) hardware. Deze veranderd meestal niet zo snel als pc's en energiebesparing tikt daar lekker aan, evenals ruimtebesparing!

[Stoney3K]

Het FPGA+memory bordje op het plaatje is niet meer dan een voorbeeld. Waarschijnlijk gebruiken ze dat om het hele productieproces te testen en te optimaliseren.

Veel technologieën worden eerst in militaire en professionele vakgebieden ontwikkeld en getest, waarna het pas (vaak in versimpelde/bezuinigde uitvoering) tot in de consumentenmarkt doorsijpelt. Dat is ook de reden waarom mil-spec en profi apparatuur duurder (en robuuster) is.

[Verwijderd]

Voor de tweakers die het zich afvragen: de reductie in energieverbruik komt wellicht vanwege het feit dat de capacitieve belasting aan de output pinnen van de chip niet zo groot is vergeleken met de montage van de losse chips op een pcb: Zowel de individuele packages vallen immers weg, net als de grote brede koperbanen op een conventionele pcb (bekeken vanuit het standpunt van een bare die).

Powerconsumptie in digitalee circuits kan benaderd worden door deze formule : P=C*f*V^2. Als C (de capacitieve belasting) kleiner wordt, dan wordt P ook kleiner.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 19:56]

[Verwijderd]

Bij high speed communicatie bussen moet je werken met een karakteristieke impedantie om de signaal integriteit te waarborgen en minder afstraling te krijgen i.v.m EMC eisen. Deze transmissielijn word reëel afgesloten en daar gaat dus je vermogen in zitten. Bij een verdere verkleining van de schakeling komen deze eisen allemaal een stuk minder kritisch te liggen.

[Rob Coops]

Zes maanden voor het over zetten van een printplaat naar een iets kleiner en waarschijnlijk iets zuiniger plaatje silicium. Is niet alleen extreem lang maar zal neem ik aan ook erg duur zijn. Silicium is nu ook weer niet de goedkoopste substantie verkrijgbaar en de mensen die voor de overzetting verantwoordelijk zijn zullen vast niet voor de lol daar zitten maar er ook nog wel iets aan over willen houden...
Dat overheden, het leger en de ruimtevaart als doelgroepen worden gezien zegt genoeg. In het begin van het stukje dacht ik nog even dat het misschien wel een leuk idee zou zijn voor een mobiele telefoon om bijvoorbeeld het energie verbruik nog veder terug te dringen maar met zes maanden ontwikkel tijd per PCB en dan een silicium ondergrond voor de componenten die ook nog weer eens met een BGA voetje op een gewone printplaat moet worden geplakt lijkt het me meer dan duidelijk dat er voorlopig niemand anders dan zeer rijke overheids clubjes met deze techniek zullen kunnen spelen.

[centr1no]

Heb je het hele artikel wel gelezen?
De produktiekosten zullen beduidend lager zijn dan bij de huidige pcb's.
En de apparaten waar dit soort modules in eerste instantie voor bestemd zijn zullen zowieso niet in de winkel te koop zijn.
Je moet dan eerder denken aan militaire mini laptops met GPS en communicatiemogelijkheden.

En 6 maanden is helemaal niet zo lang voor een nieuw produkt hoor.

[CherandarGuard]

Je hebt het hier over 6 maanden extra ontwikkeling, het bestaande (lees: volledig ontwikkeltraject) product wordt in 6 maanden omgezet. Dat maakt het voor consumentenelectronica vooralsnog niet rendabel.

[It_was_me]

Bij een bestaand ontwerp. Wat nu als je een nieuw ontwerp neemt, en vanaf begin al rekening houdt met dit fabricageproces?

[mddd]

Lijkt me voor embedded systemen een mooie oplossing; voor consumenten computers niet echt omdat daarbij de warmte afvoer nu al een probleem is. Laat staan als je alles kleiner maakt en dicht op elkaar pakt. Een processor, geheugen en chipset in 1 behuizing kun je niet echt doen als je veel energie verstookt binnen in zo'n klein behuizinkje.

Een modem / router zou je hiermee bijvoorbeeld wel goedkoper en compacter kunnen maken: behalve antenne, connectors en wat elementen van de stroomvoorziening zou je de rest dan in 1 zo'n "chipbehuizing" kunnen stoppen.

[Reactie gewijzigd door mddd op 22 juli 2024 19:56]

[Carstijn]

Ik ben toch benieuwd of alle fabrikanten van chips hun die's zo los willen afgeven om in dit proces te gebruiken.

[Sharkey]

Maar ze hebben het over het overzetten van de huidige pcb's naar siXis.
Dus eerst een normale pcb ontwerpen en dan naar het nieuwe type overzetten.
Eventueel is het mogelijk om direct met siXis in het achterhoofd de basis reeds te ontwerpen. Dan kan er in tijd worden bespaard.