本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，具體地，涉及一種系統(tǒng)級(jí)封裝芯片及包含該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的智慧家居物聯(lián)網(wǎng)裝置。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。它利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)各種有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)采集的信息需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過(guò)程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時(shí)性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。

隨著物聯(lián)網(wǎng)對(duì)高集成度、超小尺寸以及超低功耗等芯片的不斷需求，以及芯片及通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要將更多的功能芯片封裝在一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)里面，預(yù)計(jì)在未來(lái)5到10年的時(shí)間里，80％的物聯(lián)網(wǎng)智慧家居和可穿戴設(shè)備將會(huì)采用SiP模組，因?yàn)镾iP尺寸更小，具有更好的抗機(jī)械和化學(xué)腐蝕能力，能夠顯著縮短產(chǎn)品研制和投放市場(chǎng)的周期，無(wú)線射頻性能更穩(wěn)定，可靠性更高等諸多優(yōu)點(diǎn)。

圖1為現(xiàn)有的一種可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的SiP模塊的方塊圖。該SiP模塊包含BB/MAC/PHY處理單元100、射頻前端模塊102、濾波器110、濾波器112、振蕩器106、振蕩器108、以及存貯器104。BB/MAC/PHY處理單元100用于傳送或接收并處理信號(hào)。射頻模塊102連接于BB/MAC/PHY處理單元100，用于處理射頻信號(hào)和射頻傳輸?shù)膮f(xié)定。BB/MAC/PHY處理單元100包含連接于射頻前端模塊102的傳送/接收方式選擇端口，使BB/MAC/PHY處理單元100能決定一處理方式。存貯器連104接于BB/MAC/PHY處理單元100，其中該存貯器可以是非易失性(non-volatile)存貯器。射頻前端模塊102包含第一天線端口和第二天線端口，以連接至第一天線和第二天線。因此，BB/MAC/PHY處理單元100包含連接至射頻前端102的天線分集選擇端口，使BB/MAC/PHY處理單元100可以選擇一天線分集方式。BB/MAC/PHY處理單元100還包含藍(lán)牙端口，以連接至藍(lán)牙模塊。BB/MAC/PHY處理單元100包含區(qū)域總線端口以連接至一區(qū)域總線。在現(xiàn)有技術(shù)中，通用輸入/輸出裝置(GPIO)、聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組連接器(JTAG connector)、初值化組態(tài)、區(qū)域總線、壓縮閃存存貯器、和保密數(shù)字輸入輸出/通用串列周邊接口(SDIO/GSPI)分別連接至BB/MAC/PHY處理單元100的對(duì)應(yīng)的連接端口，以執(zhí)行其預(yù)先設(shè)定的功能。

然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)對(duì)芯片在其各方面性能上的不斷需求，圖1所示的SiP模塊以越來(lái)越難以滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求。本領(lǐng)域亟須一種可在性能方面超過(guò)圖1所示的SiP模塊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)級(jí)封裝芯片及包含該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的智慧家居物聯(lián)網(wǎng)裝置，其可展現(xiàn)出與現(xiàn)有的SiP模塊更好的性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于家用電器的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片包含：微控制器處理單元；NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元，與所述微控制器處理單元經(jīng)由所述系統(tǒng)總線單元相連，用于實(shí)現(xiàn)所述微控制器處理單元與外界的近場(chǎng)通信；以及以下一者或多者：溫度傳感器，用于將溫度量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并發(fā)送至被所述微控制器處理單元；以及濕度傳感器，用于將濕度量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并發(fā)送至被所述微控制器處理單元。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含系統(tǒng)總線單元，所述微控制器處理單元與所述NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元經(jīng)由該系統(tǒng)總線單元相連。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含外圍接口，連接至所述系統(tǒng)總線單元。

其中，所述外圍接口包含以下一者或多者：脈寬調(diào)制PWM接口；模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC接口；通用異步收發(fā)傳輸器UART接口；串行外設(shè)接口SPI；通用輸入/輸出GPIO接口；以及兩線式串行總線I²C接口。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含：射頻前端模塊；模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)模轉(zhuǎn)換器；以及BT BB/MAC/PHY處理單元，用于將來(lái)自所述微控制器處理單元的信號(hào)經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，通過(guò)所述射頻前端模塊發(fā)送出去；和/或接收由射頻前端模塊接收、并由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)，并將該信號(hào)發(fā)送至所述微控制器處理單元。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含：安全芯片單元，用于對(duì)所述微控制器處理單元所輸出的信號(hào)進(jìn)行加密。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含：紅外線傳感器，用于產(chǎn)生反應(yīng)是否存在人體或動(dòng)物活動(dòng)的電信號(hào)，并經(jīng)由所述系統(tǒng)總線單元發(fā)送至被所述微控制器處理單元。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含：第一振蕩器，用于產(chǎn)生第一振蕩頻率，以供所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片內(nèi)的其他模塊在正常操作模式使用；以及第二振蕩器，用于產(chǎn)生第二振蕩頻率，以供所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片內(nèi)的其他模塊在省電操作模式使用。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含以下一者或多者：閃存存取存儲(chǔ)器，與所述微控制器處理單元及所述系統(tǒng)總線單元相連；以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，與所述微控制器處理單元及所述系統(tǒng)總線單元相連。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含電源管理單元，用于給所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片內(nèi)的用電模塊供電。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含：射頻前端模塊；模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)模轉(zhuǎn)換器；以及Wifi BB/MAC/PHY單元，與所述微控制器處理單元相連，用于執(zhí)行以下操作中的一者或多者：將來(lái)自所述微控制器處理單元的信號(hào)經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，通過(guò)所述射頻前端模塊發(fā)送出去；以及接收由所述射頻前端模塊接收、并由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)，并將該信號(hào)發(fā)送至所述微控制器處理單元。

其中，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片還包含：匹配及濾波器，連接在所述射頻前端模塊與所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片外部的天線之間。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種智慧家居物聯(lián)網(wǎng)裝置，該裝置包含上述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為現(xiàn)有的一種可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的SiP模塊的方塊圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的SiP模塊的方塊圖；

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的SiP模塊的方塊圖；以及

圖4為本發(fā)明的SiP模塊的制作工藝流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100 BB/MAC/RF處理單元 102 射頻前端

104 存貯器 106 第一振蕩器

108 第二振蕩器 110 濾波器

112 濾波器 200 MCU

201 系統(tǒng)總線單元 202 FLASH

203 RAM 204 WiFi BB/MAC/PHY單元

205 BT BB/MAC/PHY單元 206 模數(shù)轉(zhuǎn)換器

207 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 208 射頻前端模塊

209 匹配及濾波器 210 外圍接口

211 溫濕度傳感器 212 電源管理單元PMU

213 第一振蕩器 214 第二振蕩器

215 紅外傳感器 216 NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元

217 安全芯片單元

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的SiP模塊的方塊圖。如圖2所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的SiP模塊包含：微控制器處理單元(Mirco Controller Unit；MCU)200；NFC標(biāo)簽/Modem(調(diào)制解調(diào)器)/MCU單元216，與微控制器處理單元200經(jīng)由系統(tǒng)總線單元201相連，用于實(shí)現(xiàn)微控制器處理單元200與外界的近場(chǎng)通信；以及以下一者或多者：溫度傳感器，用于將溫度量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并發(fā)送至被所述微控制器處理單元；以及濕度傳感器，用于將濕度量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并發(fā)送至被所述微控制器處理單元。該溫度傳感器及濕度傳感器在圖2中統(tǒng)一顯示為溫濕度傳感器211。

具體而言，溫濕度傳感器211是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置，溫濕度傳感器一般是測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量。相對(duì)濕度即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸汽壓)的百分比。

濕度傳感器可為電容式濕度傳感器，該電容式濕度傳感器由聚合物、指形電極和硅襯底構(gòu)成，采用了獨(dú)特的電極分布和鍍膜技術(shù)，使得感應(yīng)器不僅不會(huì)氧化，還能很快收水分子。溫度傳感器可由處于二極管模式的PNP晶體管構(gòu)成，溫度變化時(shí)輸出電壓將發(fā)生變化。

整體而言，溫濕度傳感器的能耗為80μW(在12位,3V,1次測(cè)量/秒條件下)；RH工作范圍為0-100％RH；完全校準(zhǔn)，線性化，和溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸出；寬電源電壓范圍，從2.4到5.5V；I²C接口通訊速度高達(dá)1MHz并且?guī)?個(gè)用戶可選地址；典型精度達(dá)2％RH和0.3℃；啟動(dòng)速度快和測(cè)量時(shí)間短；長(zhǎng)期工作穩(wěn)定可靠，溫度年漂移量<0.03度/year；濕度年漂移量<0.25％RH/year長(zhǎng)效性和一致性好；溫度和濕度傳感器一體化，便于生產(chǎn)，節(jié)約PCB面積和產(chǎn)品小型化。

在本實(shí)施例中，MAC 200可采用ARMCortex-M4處理器，該處理器內(nèi)核是在Cortex-M3內(nèi)核基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其性能比Cortex-M3提高了20％。新增加了浮點(diǎn)、DSP、并行計(jì)算等。用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場(chǎng)。其高效的信號(hào)處理功能與Cortex-M處理器系列的低功耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。Cortex-M4提供了無(wú)可比擬的功能，將32位控制與領(lǐng)先的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)集成來(lái)滿足需要很高能效級(jí)別的市場(chǎng)。Cortex-M4處理器采用一個(gè)擴(kuò)展的單時(shí)鐘周期乘法累加(MAC)單元、優(yōu)化的單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)指令、飽和運(yùn)算指令和一個(gè)可選的單精度浮點(diǎn)單元(FPU)。這些功能以表現(xiàn)ARMCortex-M系列處理器特征的創(chuàng)新技術(shù)為基礎(chǔ)，包括RISC處理器內(nèi)核，高性能32位CPU、具有確定性的運(yùn)算、低延遲3階段管道，可達(dá)1.25DMIPS/MHz；Thumb-2指令集，16/32位指令的最佳混合、小于8位設(shè)備3倍的代碼大小、對(duì)性能沒有負(fù)面影響，提供最佳的代碼密度；低功耗模式，集成的睡眠狀態(tài)支持、多電源域、基于架構(gòu)的軟件控制；嵌套矢量中斷控制器(NVIC)，低延遲、低抖動(dòng)中斷響應(yīng)、不需要匯編編程、以純C語(yǔ)言編寫的中斷服務(wù)例程，能完成出色的中斷處理；工具和RTOS支持，廣泛的第三方工具支持、Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)(CMSIS)、最大限度地增加軟件成果重用；CoreSight調(diào)試和跟蹤，JTAG或2針串行線調(diào)試(SWD)連接、支持多處理器、支持實(shí)時(shí)跟蹤。此外，該處理器還提供了一個(gè)可選的內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)，提供低成本的調(diào)試/追蹤功能和集成的休眠狀態(tài)，以增加靈活性。嵌入式開發(fā)者將得以快速設(shè)計(jì)并推出令人矚目的終端產(chǎn)品，具備最多的功能以及最低的功耗和尺寸。

在本實(shí)施例中，所述NFC標(biāo)簽/Modem/MCU處理單元205可以是一種短距高頻的無(wú)線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運(yùn)行于20厘米距離內(nèi)，可透過(guò)與其相連的天線2發(fā)送及接收信號(hào)，其內(nèi)含有NFC標(biāo)簽、NFC調(diào)制解調(diào)器及NFC MCU。其傳輸速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三種,未來(lái)可提高到848kbit/s以上。NFC天線工作頻率是13.56MHz，采用電感耦合方式傳遞射頻信號(hào)。

NFC系統(tǒng)的工作原理如下：首先，讀寫器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼并加載到高頻載波信號(hào)上再經(jīng)天線向外發(fā)送。當(dāng)進(jìn)入讀寫器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收到此信號(hào)，其卡內(nèi)芯片的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行倍壓整流、調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。NFC最主要的特點(diǎn)是安全性高，連接速度快，成本低廉，但其作用距離比較近。相對(duì)于藍(lán)牙，NFC兼容于現(xiàn)有的被動(dòng)RFID(13.56MHz ISO/IEC 18000-3)設(shè)施。NFC的能量需求更低，與藍(lán)牙V4.0低能協(xié)議類似。當(dāng)NFC在一臺(tái)無(wú)動(dòng)力的設(shè)備(比如、一臺(tái)關(guān)機(jī)的手機(jī)、非接觸式智能信用卡、或是智能海報(bào))上工作時(shí)，NFC的能量消耗會(huì)要大于低功率藍(lán)牙V4.0。對(duì)于移動(dòng)電話或是行動(dòng)消費(fèi)性電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，NFC的使用比較方便。NFC的短距離通信特性正是其優(yōu)點(diǎn)，由于耗電量低、一次只和一臺(tái)機(jī)器鏈接，擁有較高的保密性與安全性，NFC有利于信用卡交易時(shí)避免被盜用。NFC的目標(biāo)并非是替換藍(lán)牙等其他無(wú)線技術(shù)，而是在不同的場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。

該近場(chǎng)通訊(NFC)標(biāo)簽Modem/MCU處理單元205具有低功耗、低成本、高效益，以及可以替代現(xiàn)在大量的IC卡(包括信用卡)場(chǎng)合商場(chǎng)刷卡、公交卡、門禁管制、車票、門票等等。此種方式下，有一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)，那就是卡片通過(guò)非接觸讀卡器的RF域來(lái)供電，即便是寄主設(shè)備(如手機(jī))沒電也可以工作。近場(chǎng)通訊(NFC)標(biāo)簽Modem/MCU處理單元205兼容并完全支持ISO/IEC IS 18092國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、EMCA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)。該NFC采用的模式兼容NFC Type2，具有讀寫能力。NFC的內(nèi)存為1KB內(nèi)存(僅NFC)，與Cortex-M3共享系統(tǒng)內(nèi)存(512KB SRAM和2MB閃存)。NFC支持電源模式包括帶60ms恢復(fù)時(shí)間的掉電模式和帶30us恢復(fù)時(shí)間睡眠模式(150uA)。NFC的作用距離為6cm(HDK天線)，采用3.3V工作電壓。

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的SiP模塊的方塊圖。以下結(jié)合圖3對(duì)該另一實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步描述。需要說(shuō)明的是，該圖3所示實(shí)施例包含許多模塊或單元，這些模塊或單元可單獨(dú)或以任意組合的形式被包含在SiP模塊中。對(duì)于上述圖2所示實(shí)施例內(nèi)詳細(xì)介紹的模塊或單元，于此不再贅述。

在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含：藍(lán)牙(BT)BB/MAC/PHY處理單元205，用于將來(lái)自所述MCU 200的信號(hào)經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器207進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，通過(guò)所述射頻前端模塊208發(fā)送出去；和/或接收由射頻前端模塊208接收、并由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器206進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)，并將該信號(hào)發(fā)送至所述MCU 200。

在本實(shí)施例中，該BTBB/MAC/PHY處理單元205可以是2.4/5GHz調(diào)頻、基頻處理器(baseband processor)、多媒體協(xié)定媒體存取控制(multi-media protocol media access control)、或中央處理(central processing)單元。該BTBB/MAC/PHY處理單元205具有低功耗、低成本、高效益、以及適用于鼠標(biāo)、耳機(jī)、打印機(jī)、無(wú)線麥克風(fēng)、鍵盤、個(gè)人數(shù)碼助理(PDA)、智能手機(jī)、移動(dòng)電話、平板電腦和多媒體播放器。BTBB/MAC/PHY處理單元205兼容并完全支持藍(lán)牙4.0+BLE協(xié)議、藍(lán)牙4.1協(xié)議、藍(lán)牙4.2協(xié)議。

射頻前端模塊208通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器206連接至BT BB/MAC/PHY處理單元205，以接收信號(hào)。BT BB/MAC/PHY處理單元205通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器207連接至射頻前端模塊208，以發(fā)送信號(hào)。BT BB/MAC/PHY處理單元205包含傳送/接收方式選擇端口、傳送端口、接收端口、以及電源控制端口。該傳送/接收方式選擇端口分別通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器207/模數(shù)轉(zhuǎn)換器206連接至射頻前端模塊208的傳送/接收端口，使BT BB/MAC/PHY處理單元205能夠控制射頻前端模塊208，以處理傳送中或接收中的信號(hào)。

在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含：射頻前端模塊208；模數(shù)轉(zhuǎn)換器206及數(shù)模轉(zhuǎn)換器207；以及無(wú)線保真(WiFi)基帶/媒體存取控制/射頻(Base Band/Media Access Control/Radio Frequency；BB/MAC/PHY)單元204，與所述微控制器處理單元(Mirco Controller Unit；MCU)200經(jīng)由所述系統(tǒng)總線單元201相連，用于執(zhí)行以下操作中的一者或多者：將來(lái)自所述微控制器處理單元200的信號(hào)經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器207進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，通過(guò)所述射頻前端模塊208發(fā)送出去；以及接收由所述射頻前端模塊208接收、并由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器206進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)，并將該信號(hào)發(fā)送至所述微控制器處理單元200。

在本實(shí)施例中，WiFi BB/MAC/PHY處理單元204可以是2.4/5GHz 調(diào)頻、基頻處理器(baseband processor)、多媒體協(xié)定媒體存取控制(multi-media protocol media access control)、或中央處理(central processing)單元。WiFi BB/MAC/PHY處理單元204具有高效能、省電、以及適用于智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域裝置等特性，而其中該智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域裝置可以是除濕機(jī)、空調(diào)、凈化器、空調(diào)扇、風(fēng)扇、取暖器、冰箱、波輪洗衣機(jī)、滾筒洗衣機(jī)、電熱水器、電燉鍋、電飯煲、手機(jī)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音傳送(VoIP)、MP3/MP4播放器。WiFi BB/MAC/PHY處理單元204的發(fā)送器結(jié)合了同相和正交基頻信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成欲發(fā)送的頻率。WiFi BB/MAC/PHY處理單元204的接收器采用雙換頻結(jié)構(gòu)且不需芯片外掛中頻濾波器。頻率合成器支持由802.11規(guī)格所定義的頻率。WiFi BB/MAC/PHY處理單元204還要支持正交頻域多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing；OFDM)，而媒體存取控制也支持IEEE 802.11無(wú)線媒體存取控制協(xié)定和802.11i保密性(security)。

射頻前端模塊208通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器206連接至WiFi BB/MAC/PHY處理單元204，以接收信號(hào)。WiFi BB/MAC/PHY處理單元204通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器207連接至射頻前端模塊208，以發(fā)送信號(hào)。WiFi BB/MAC/PHY處理單元204包含傳送/接收方式選擇端口、傳送端口、接收端口、以及電源控制端口。該傳送/接收方式選擇端口分別通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器207/模數(shù)轉(zhuǎn)換器206連接至射頻前端208的傳送/接收端口，使WiFi BB/MAC/PHY處理單元204能夠控制射頻前端模塊208，以處理傳送中或接收中的信號(hào)。

匹配及濾波器209可單獨(dú)存在于該實(shí)施例的SiP模塊內(nèi)，亦可包含在射頻前端模塊208內(nèi)。天線通過(guò)匹配及濾波器209，連接于射頻前端模塊208的連接端口，其提供了一個(gè)路徑，以傳送/接收信號(hào)至天線。因此，WiFi BB/MAC/PHY處理單元204的信號(hào)經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器207、射頻前端模塊208、匹配及濾波器209和天線發(fā)射出去。同樣，WiFi BB/MAC/PHY處理單元204也可經(jīng)由天線、匹配及濾波器209、射頻前端模塊208以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器206接收信號(hào)。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含系統(tǒng)總線單元201，系統(tǒng)總線單元201僅靠存儲(chǔ)緩沖器的協(xié)助，而不靠任何橋接器(bridge)和/或IO接口的協(xié)助，數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)沿著先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(Advanced High Speed Buses；AHB)線連接至微控制器處理單元。與系統(tǒng)總線的處理速度相比，橋接器和/或IO接口的處理速度通常較低。系統(tǒng)總線的一優(yōu)點(diǎn)為高數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)，單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)處理量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SDIO/SPI的數(shù)據(jù)處理量。系統(tǒng)總線簡(jiǎn)化了硬件的設(shè)計(jì)。便于采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，面向總線的芯片設(shè)計(jì)只要按照規(guī)定制作MCU插件、存儲(chǔ)器插件以及I/O插件等，將它們連入總線就可工作，而不必考慮總線的詳細(xì)操作。系統(tǒng)總線同時(shí)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰。連線少，底板連線可以印制化。系統(tǒng)總線使得系統(tǒng)擴(kuò)充性好。一是規(guī)模擴(kuò)充，規(guī)模擴(kuò)充僅僅需要多插一些同類型的插件。二是功能擴(kuò)充，功能擴(kuò)充僅僅需要按照總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)新插件，插件插入機(jī)器的位置往往沒有嚴(yán)格的限制。系統(tǒng)總線可連接至微控制器存貯總線，或直接連接到微控制器處理單元。系統(tǒng)總線使得系統(tǒng)更新性能好。因?yàn)镸CU、存儲(chǔ)器、I/O接口等都是按總線規(guī)定掛到總線上的，因而只要總線設(shè)計(jì)恰當(dāng)，可以隨時(shí)隨著處理器的芯片以及其他有關(guān)芯片的進(jìn)展設(shè)計(jì)新的插件，新的插件插到底板上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新，其他插件和底板連線一般不需要改。

需要說(shuō)明的是，上述系統(tǒng)總線單元201可作為MCU 200與SiP模塊內(nèi)的其他部件之間相連接的一橋梁，在不存在該系統(tǒng)總線單元201的情況下，所述MCU200亦可直接與SiP模塊內(nèi)的其他部件相連。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含外圍接口，連接至所述系統(tǒng)總線單元。該外圍接口包含以下一者或多者：脈寬調(diào)制PWM接口；模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC接口；通用異步收發(fā)傳輸器UART接口；串行外設(shè)接口SPI；通用輸入/輸出GPIO接口；以及兩線式串行總線I²C接口。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此，亦可根據(jù)需要設(shè)置其他接口。藉此，可方便各類外設(shè)接入SiP模塊。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含安全芯片單元217，用于對(duì)所述MCU 200所輸出的信號(hào)進(jìn)行加密。

該安全芯片單元217是一款應(yīng)用于USBKEY的低功耗、低成本、高安全性、多功能的密碼芯片。該芯片具有片上密鑰管理(包括密碼生成、存儲(chǔ)、更新等)，片內(nèi)RSA、ECC(SM2)協(xié)處理器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名和身份認(rèn)證，片內(nèi)SM1、SM4、DES(TDES)硬件算法核，片內(nèi)SM3、SHA硬件算法核，支持USB、SPI、UART等多種通訊接口。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含：紅外線傳感器215，用于產(chǎn)生反應(yīng)是否存在人體或動(dòng)物活動(dòng)的電信號(hào)，并經(jīng)由所述系統(tǒng)總線單元發(fā)送至被所述微控制器處理單元。

該紅外線傳感器可為熱釋電紅外線傳感器，該熱釋電紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。熱釋電紅外傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有ΔT的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷ΔQ會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，ΔT＝0，則傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生ΔT，則有ΔT輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)傳感。

熱釋電紅外傳感器靈敏度高達(dá)3.6mVpp且具有極佳的信噪比；溫度變化時(shí)的高穩(wěn)定性；適合于240℃峰值的回流焊接；視域達(dá)到±50°；寬的電源電壓范圍達(dá)2到15V；對(duì)外部噪聲(振動(dòng)、RFI等)的高抗擾度。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含以下一者或多者：閃存存取存儲(chǔ)器(flash)202，與所述MCU 200及所述系統(tǒng)總線單元201相連；以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)203，與所述MCU 200及所述系統(tǒng)總線單元201。所述MCU 200可對(duì)該閃存存取存儲(chǔ)器202和/或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器203進(jìn)行讀寫操作。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含：第一振蕩器213，用于產(chǎn)生第一振蕩頻率，以供所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片內(nèi)的其他模塊在正常操作模式使用；以及第二振蕩器214，用于產(chǎn)生第二振蕩頻率，以供所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片內(nèi)的其他模塊在省電操作模式使用。

例如，第一振蕩器213可產(chǎn)生第一振蕩頻率，并將該第一振蕩頻率傳送至NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元216、WiFi BB/MAC/PHY單元204、BT BB/MAC/PHY單元205、紅外傳感器215、溫濕度傳感器211等以供其使用。在本實(shí)施例中，第一振蕩頻率約為40MHz。第二振蕩器214可產(chǎn)生第二振蕩頻率，約為32KHz，該第二振蕩頻率也可被傳送至NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元216、WiFi BB/MAC/PHY單元204、BT BB/MAC/PHY單元205、紅外傳感器215、溫濕度傳感器211等以供其使用。WiFi BB/MAC/PHY單元204、BT BB/MAC/PHY單元205、紅外傳感器215、溫濕度傳感器211等在一般操作方式時(shí)于40MHz工作，在省電方式時(shí)則于32kHz工作。

如圖3所示，在該實(shí)施例中，SiP模塊還可包含：電源管理單元212，用于給所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片內(nèi)的用電模塊供電，例如NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元216、WiFi BB/MAC/PHY單元204、BT BB/MAC/PHY單元205、紅外傳感器215、溫濕度傳感器211、第一振蕩器213及第二振蕩器214等。

在圖3所示實(shí)施例中，所述MCU 200、FLASH 202、RAM 203、NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元216、WiFi BB/MAC/PHY單元204、BT BB/MAC/PHY單元205、外圍接口210、紅外傳感器215、溫濕度傳感器211、安全芯片單元217等均與所述系統(tǒng)總線單元201相連，從而實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。安全芯片單元217通過(guò)系統(tǒng)總線單元201與MCU 200、WiFi BT BB/MAC/PHY處理單元204BT BB/MAC/PHY處理單元205、和NFC標(biāo)簽/Modem(調(diào)制解調(diào)器)/MCU單元216連接在一起。數(shù)據(jù)通過(guò)安全芯片單元217進(jìn)行安全加密后再發(fā)送出去。接收端也有相應(yīng)的解密方法解密，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

在本實(shí)施例中，NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元216以是智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單一芯片，WiFi BB/MAC/PHY處理單元204可以是智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單一芯片，BT BB/MAC/PHY單元205可以是智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單一芯片，MCU 200可以是智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單一芯片，溫濕度傳感器211可以是智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單一芯片，紅外傳感器單元215可以是智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單一芯片，例如互補(bǔ)式金屬氧化層半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor；CMOS)芯片。

圖4為本發(fā)明的SiP模塊的制作工藝流程圖。以下結(jié)合圖4描述本發(fā)明的SiP模塊的制作工藝流程。首先，對(duì)PCB基板進(jìn)行預(yù)熱；然后，對(duì)PCB基板進(jìn)行錫膏印刷，將錫膏印置于PCB板的焊盤上；之后，對(duì)印置有錫膏的PCB板進(jìn)行芯片貼裝，使得芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到PCB板的引腳上，這些引腳又通過(guò)PCB板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接，該芯片貼裝操作可采用Fuji貼片機(jī)完成；之后，貼裝有芯片的PCB板進(jìn)行回流焊，以便芯片能夠被焊接到PCB基板上；之后，清除回流焊時(shí)殘留的助焊劑；之后，再次進(jìn)行PCB基板烘干；之后，進(jìn)行芯片焊接和環(huán)氧樹脂硬化；之后，通過(guò)等離子清洗去除殘留的環(huán)氧樹脂；之后，進(jìn)行引線焊接，該引線焊接操作可使用K&S打線機(jī)進(jìn)行；之后，進(jìn)行天線處理及天線焊接，該天線為與NFC標(biāo)簽/Modem/MCU單元216相連的天線2，具體處理及焊接可包含采用回流焊進(jìn)行焊接，設(shè)計(jì)印刷工裝以及印刷用網(wǎng)板進(jìn)行涂抹焊膏，設(shè)計(jì)回流溫度曲線及鏈速，同時(shí)焊接時(shí)需要制作焊接工裝來(lái)固定焊接件；之后，進(jìn)行等離子清洗；之后，進(jìn)行注塑成型，該注塑成型操作可使用到TOWA等成型機(jī)；在注塑成型后，進(jìn)行注塑硬化；之后，對(duì)芯片進(jìn)行激光打標(biāo)，打標(biāo)完成后進(jìn)行芯片切割、烘干、電磁屏蔽涂層，該芯片切割可使用DFD等切割機(jī)，該電磁屏蔽涂層可使用LINCOTEC等涂漆機(jī)進(jìn)行；之后，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)測(cè)試和缺陷掃描以確認(rèn)是否有芯片損壞，最后編帶包裝。之后，成品出貨檢驗(yàn)OQC，并在成品出貨檢驗(yàn)合格之后運(yùn)輸出去。

上述部分步驟之后，需要進(jìn)行目檢(FVI)或自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)(AOI)，并在檢驗(yàn)合格之后方才進(jìn)行至下一步驟。本發(fā)明的以上步驟流程是創(chuàng)新的工藝流程，對(duì)保證無(wú)線保真系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品的性能具有重要的作用。使得產(chǎn)品具有輕薄短小、多功能、低功耗的特性。

本發(fā)明的尺寸外型，其面積小于或遠(yuǎn)小于150平方毫米，高度小于或遠(yuǎn)小于2.0毫米，此高度包含焊墊或焊球(soldering pads or balls)和隔離罩結(jié)構(gòu)或成形材質(zhì)(shield structure or molding material)的厚度。本發(fā)明也使用通常具有六或四層(layer)疊層構(gòu)造(stack-up structure)，或甚至更多層疊層構(gòu)造的薄印刷電路板作為基板(substrate)，例如當(dāng)使用低溫共燒結(jié)陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic；LTCC)作為基板時(shí)，使用十二或十層疊層構(gòu)造的印刷電路板。表面接著零件(Surface Mount Devices；SMDs)、覆晶封包零件(Flip Chip Packaged Device)、或其他具有芯片級(jí)封裝(Chip Scaled Package)的零件以往被鑲嵌于基板的上層銅膜(top-side copper)，而這些零件也可依設(shè)計(jì)鑲嵌于下層銅膜(bottom-side copper)或內(nèi)層銅膜(inner-side copper)。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。