本實(shí)用新型涉及微電子領(lǐng)域，具體地，涉及一種系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片。

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)，通過各種有線和無線網(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)品研制和投放市場的周期，無線射頻性能更穩(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模塊以越來越難以滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸安全性方面，上述SiP模塊由于不具備安全芯片，所發(fā)出的數(shù)據(jù)缺乏硬件安全保護(hù)，數(shù)據(jù)在空氣中傳播時(shí)被攔截后易于破解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的安全性問題，提供了一種系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片，該系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片具有數(shù)據(jù)加密的功能，可對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，從而保證數(shù)據(jù)安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一方面提供一種系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片，該安全芯片包含：一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器；協(xié)處理器，與所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器相連，用于調(diào)度和協(xié)調(diào)所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器，以對待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；以及外圍接口，與所述協(xié)處理器和/或所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器相連。

可選的，所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器包含以下中的一者或多者：國密算法SM2硬件加速器、國密算法SM3硬件加速器、國密算法SM4硬件加速器、國密算法SSF33硬件加速器、高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES算法硬件加速器、以及數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES算法硬件加速器。

可選的，所述外圍接口包含以下一者或多個(gè)：通用異步收發(fā)傳輸器UART接口、串行外設(shè)接口SPI、以及通用輸入/輸出GPIO接口。

可選的，該安全芯片還包含：電源監(jiān)測及管理單元，與所述協(xié)處理器相連，用于為所述安全芯片上的各個(gè)部件提供電力。

可選的，該安全芯片還包含：安全控制單元，連接在所述電源監(jiān)測及管理單元與所述協(xié)處理器之間，用于偵測該安全芯片的電源和頻率。

可選的，該安全芯片還包含以下中的一者或多者：閃存存取存儲(chǔ)器及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。

可選的，該安全芯片還包含：時(shí)鐘，與所述協(xié)處理器相連。

可選的，該安全芯片還包含：系統(tǒng)總線單元，所述協(xié)處理器與所述安全芯片上的其他部件通過該系統(tǒng)總線單元相連。

可選的，所述系統(tǒng)總線單元包含：第一系統(tǒng)總線單元，用于連接所述協(xié)處理器、一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器、串行外設(shè)接口SPI、以及閃存存取存儲(chǔ)器；第二系統(tǒng)總線單元，用于連接所述協(xié)處理器、通用異步收發(fā)傳輸器UART接口、以及通用輸入/輸出GPIO接口；以及第三系統(tǒng)總線單元，用于連接所述協(xié)處理器、直接內(nèi)存存取DMA控制器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、以及時(shí)鐘。

通過上述技術(shù)方案，可使得數(shù)據(jù)經(jīng)過該安全芯片進(jìn)行安全加密之后再發(fā)送出去，接收端也可采用相應(yīng)的解密方案進(jìn)行解密，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。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為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝Wifi芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝Wifi芯片的制作工藝流程圖；

圖6為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝Wifi芯片的制作工藝流程圖；

圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的包含采用圓片級(jí)芯片尺度封裝(WLCSP)的Wifi芯片及采用WLCSP的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的包含采用裸片的Wifi芯片及采用裸片的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型再一實(shí)施例提供的包含采用WLCSP的Wifi芯片及采用裸片的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖10為實(shí)用新型又一實(shí)施例提供的包含采用采用裸片的Wifi芯片及采用WLCSP的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片包含：一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310；協(xié)處理器320，與所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310相連，用于調(diào)度和協(xié)調(diào)所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310，以對待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；以及外圍接口330，與所述協(xié)處理器320和/或所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310相連，從而使得所述協(xié)處理器320可通過調(diào)度所述加密算法硬件加速器310對通過外圍接口330接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，而所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310亦可通過所述外圍接口330而直接被外部設(shè)備調(diào)動(dòng)，以對該外部設(shè)備所需加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。通過該系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片，可使得數(shù)據(jù)經(jīng)過該安全芯片進(jìn)行安全加密之后再發(fā)送出去，接收端也可采用相應(yīng)的解密方案進(jìn)行解密，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝安全芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310包含以下中的一者或多者：國密算法SM2硬件加速器311、國密算法SM3硬件加速器312、國密算法SM4硬件加速器313、國密算法SSF33硬件加速器314、高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES算法硬件加速器315、以及數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES算法硬件加速器316。當(dāng)然本實(shí)用新型并不限于此，其他安全加密算法亦可適用于此，例如DES、3DES、AES(多至256位)等對稱加密算法，RSA(多達(dá)2048位)、ECC(多達(dá)512位)等非對稱加密算法。如若需呀，所述一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器310還可支持SHA(多達(dá)512位)hash，并內(nèi)置真隨機(jī)數(shù)模塊。

可選的，所述外圍接口可包含以下一者或多個(gè)：通用異步收發(fā)傳輸器UART接口331、串行外設(shè)接口SPI 332、以及通用輸入/輸出GPIO接口333。當(dāng)然本實(shí)用新型并不限于此，其他可實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備進(jìn)行通信的接口亦可適用于此。

可選的，該安全芯片還可包含：電源監(jiān)測及管理單元340，與所述協(xié)處理器320相連，用于為所述安全芯片上的各個(gè)部件提供電力。所述協(xié)處理器可320負(fù)責(zé)所述安全芯片上的各個(gè)部件的電力供應(yīng)。

可選的，該安全芯片還可包含：安全控制單元350，連接在所述電源監(jiān)測及管理單元340與所述協(xié)處理器320之間，用于偵測該安全芯片的電源和頻率，防止外部通過測量電源波形和頻率進(jìn)行攻擊。

可選的，該安全芯片還可包含以下中的一者或多者：閃存存取存儲(chǔ)器361及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM 362。當(dāng)然，本本實(shí)用新型并不限于此，所述安全芯片內(nèi)還可包含其他類型的存儲(chǔ)器，例如易失性或非易失性存儲(chǔ)器。

可選的，所述安全芯片還可包含直接內(nèi)存存取DMA控制器309，從而為內(nèi)存讀寫操作提供便利。另外，所述安全芯片還可包含時(shí)鐘308，從而為所述協(xié)處理器320提供時(shí)鐘信號(hào)。

可選的，該安全芯片還包含：系統(tǒng)總線單元，所述協(xié)處理器320與所述安全芯片上的其他部件通過該系統(tǒng)總線單元相連。如圖3所示，所述系統(tǒng)總線單元包含：第一系統(tǒng)總線單元381，用于連接所述協(xié)處理器、一個(gè)或多個(gè)加密算法硬件加速器、串行外設(shè)接口SPI、以及閃存存取存儲(chǔ)器；第二系統(tǒng)總線單元382，用于連接所述協(xié)處理器、通用異步收發(fā)傳輸器UART接口、以及通用輸入/輸出GPIO接口；以及第三系統(tǒng)總線單元383，用于連接所述協(xié)處理器、直接內(nèi)存存取DMA控制器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、以及時(shí)鐘。協(xié)處理器320通過系統(tǒng)總線單元調(diào)度和協(xié)調(diào)國密算法SM2硬件加速器311、國密算法SM3硬件加速器312、國密算法SM4硬件加速器313、國密算法SSF33硬件加速器314、高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES算法硬件加速器315、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES算法硬件加速器316、閃存存取存儲(chǔ)器361和串行外設(shè)接口332。外部設(shè)備可通過串行外設(shè)接口332與各個(gè)算法硬件加速器相連接，外部設(shè)備的數(shù)據(jù)可以傳至各個(gè)算法加速器進(jìn)行加密運(yùn)算。

本實(shí)用新型所提供的安全芯片實(shí)現(xiàn)的功能可包括：1.SPI、UART、GPIO等多種通訊接口；2.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；3.片內(nèi)SM3、SM4、DES和AES硬件算法核；4.片內(nèi)SSF33、SHA硬件算法核；5.片上密鑰管理(包括密碼生成、存儲(chǔ)、更新等)；6.支持多種安全管理控制。

圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝Wifi芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。需要說明的是，該圖4所示實(shí)施例包含許多模塊或單元，這些模塊或單元可選的、單獨(dú)的或以任意組合的形式被包含在Wifi芯片中。

如圖4所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的系統(tǒng)級(jí)封裝Wifi芯片包含：射頻前端模塊208；模數(shù)轉(zhuǎn)換器206及數(shù)模轉(zhuǎn)換器207；微控制器處理單元200；系統(tǒng)總線單元201；以及無線保真(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，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。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)集成來滿足需要很高能效級(jí)別的市場。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，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無線媒體存取控制協(xié)定和802.11i保密性(security)。

Wifi BB/MAC/PHY處理單元204可包含一系統(tǒng)總線端口，使得該Wifi BB/MAC/PHY處理單元可以通過系統(tǒng)總線端口與微控制器處理單元200連接，因而能夠提供高速操作運(yùn)行。系統(tǒng)總線僅靠存儲(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系統(tǒng)進(jìn)行更新，其他插件和底板連線一般不需要改。

射頻前端模塊208通過模數(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)。

在該實(shí)施例中，Wifi芯片還可包含外圍接口，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：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，本實(shí)用新型并不限于此，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Wifi芯片。

如圖4所示，在該實(shí)施例中，Wifi芯片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4所示，在該實(shí)施例中，Wifi芯片還可包含：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4所示，在該實(shí)施例中，Wifi芯片還可包含：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。

在本實(shí)施例中，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，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5為本實(shí)用新型一實(shí)施例的Wifi芯片的制作工藝流程圖。如圖5所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例還提供一種制備上述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的方法，該方法包括：對PCB基板進(jìn)行錫膏印刷，將錫膏印置于PCB板的焊盤上；對印置有錫膏的PCB板進(jìn)行芯片貼裝，該芯片為帶引腳的封裝好的芯片；對貼裝有芯片的PCB板進(jìn)行回流焊，以使得芯片固定在所述PCB板上；對固定有所述芯片的PCB板進(jìn)行裸片焊接及環(huán)氧樹脂硬化，以使得裸片固定在所述PCB板上，該裸片是未經(jīng)封裝且不帶引腳的，且經(jīng)過環(huán)氧樹脂固定，可使得SiP的抗震的能力強(qiáng)于一般印刷電路板；以及對固定有所述芯片及裸片的PCB板進(jìn)行引線焊接、注塑成型、注塑成型后硬化以及涂覆電磁屏蔽層，從而產(chǎn)生所述系統(tǒng)級(jí)封裝芯片。

由于在注塑成型過程中注入環(huán)氧樹脂(Molding Compound)時(shí)會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生，因此上述Wifi芯片內(nèi)所封裝的芯片及裸片必須有一定的抗壓及耐熱性?？刹扇《喾N裸芯片或模塊進(jìn)行排列組裝，可采用堆疊的3D封裝技術(shù)來增加晶圓或模塊的數(shù)量，從而在垂直方向上增加了可放置晶圓的層數(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)SIP技術(shù)的功能整合能力。而內(nèi)部接合技術(shù)可以是單純的線鍵合(Wire Bonding)，也可使用覆晶接合(Flip Chip)，也可二者混用。

以此方式制備的SiP可將多種晶片封裝于單一封裝體內(nèi)而自成系統(tǒng)，因此具有高整合性與微型化特色，適合應(yīng)用于體積小、多功能、低功耗等特性的電子產(chǎn)品，例如可穿戴設(shè)備(諸如，智能手表、手環(huán)、眼鏡、鞋子等)、家用電器(諸如，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、電飯煲等)以及智能照明設(shè)備。而且，將原本各自獨(dú)立的封裝元件改成以SIP技術(shù)整合，便能縮小封裝體積以節(jié)省空間，并縮短元件間的連接線路而使電阻降低，提升電性效果，最終呈現(xiàn)微小封裝體取代大片電路載板的優(yōu)勢，又仍可維持各別晶片原有功能。此外，因SIP是將相關(guān)電路以封裝體完整包覆，因此可增加電路載板的抗化學(xué)腐蝕與抗應(yīng)力(Anti-stress)能力，可提高產(chǎn)品整體可靠性，對產(chǎn)品壽命亦能提升。

圖6為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的Wifi芯片的制作工藝流程圖。以下結(jié)合圖6描述本實(shí)用新型的Wifi芯片的制作工藝流程。首先，對PCB基板進(jìn)行預(yù)熱；然后，對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)行裸片焊接和環(huán)氧樹脂硬化；之后，通過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，對芯片進(jìn)行激光打標(biāo)，打標(biāo)完成后進(jìn)行集成電路測試(ICT)、芯片切割、烘干、電磁屏蔽層涂覆，該芯片切割可使用DFD等切割機(jī)，該電磁屏蔽層涂覆可使用LINCOTEC等涂漆機(jī)進(jìn)行；之后，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)測試和缺陷掃描以確認(rèn)是否有芯片損壞，之后進(jìn)行烘干、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。本實(shí)用新型的以上步驟流程是創(chuàng)新的工藝流程，對保證無線保真系統(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。

本實(shí)用新型的尺寸外型，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。本實(shí)用新型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)。

通過本實(shí)用新型的上述制作工藝制備的帶Wi-Fi功能的SiP與同功能同類型Wi-Fi模塊的相關(guān)指標(biāo)的比較，無論是接收靈敏度，還是尺寸、抗機(jī)械和化學(xué)腐蝕，防水和抗震，本實(shí)用新型的Wi-Fi SIP的優(yōu)勢都比較明顯，具體如下表所示：

本實(shí)用新型還提供一種系統(tǒng)級(jí)封裝芯片，該系統(tǒng)級(jí)封裝芯片包含：PCB基板；以及集成在PCB基板上的Wifi芯片以及安全芯片，該Wifi芯片與所述安全芯片經(jīng)由所述安全芯片的外圍接口相連，以使得所述Wifi芯片所要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)由所述安全芯片加密之后再被發(fā)送。例如，所述安全芯片與Wifi芯片相互之間可通過I2C、UART或者SPI端口進(jìn)行通訊，Wifi芯片是主控芯片，安全芯片工作在從模式。

根據(jù)安全芯片和Wifi芯片封裝的不同，可采用不同的集成方法將所述安全芯片和Wifi芯片集成到所述PCB基板上。

圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的包含采用圓片級(jí)芯片尺度封裝(WLCSP)的Wifi芯片及采用WLCSP的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，安全芯片30和Wifi芯片20均采用的是WLCSP，可將安全芯片30和Wifi芯片20以回流焊接(reflow soldering)的方式直接焊接到PCB基板10上面。WLCSP封裝的Wifi芯片20可放在PCB基板10中間，WLCSP封裝的安全芯片30放在四周，圖7示出了WLCSP封裝的安全芯片放PCB基板10右上角的一種情況，且示出了WLCSP封裝的安全芯片30上的焊盤31以及WLCSP的Wifi芯片20上的焊盤21。另外，圖7還給出了該設(shè)計(jì)所對應(yīng)的尺寸，其中A、B、C和D的尺寸根據(jù)芯片大小的不同，A的值可以是8mm、8.5mm、9mm、10mm或12mm等等；B的值可以是3mm、3.5mm或者4.5mm等等；C的值可以是2mm、2.5mm或者3.5mm等等；D的值可以是0.1mm、0.15mm或者0.2mm等等。在將安全芯片和Wifi芯片以焊接的方式固定到PCB基板上以后，可采用塑封材質(zhì)進(jìn)行灌膠和壓制成型。

圖8為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的包含采用裸片(die)的Wifi芯片及采用裸片的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，安全芯片和Wifi芯片采用的是裸片,則將安全芯片裸片32和Wifi芯片裸片22以焊線(wirebond)的方式，直接焊接到超薄PCB基板10上面，圖中示出了通過使用焊線12將安全芯片裸片32上的焊盤31和Wifi芯片裸片22上的焊盤21與PCB基板10上的焊盤11相連。如圖8所示，Wifi芯片的裸片22放在PCB基板10中間，安全芯片裸片32放在PCB基板10右上角的一種情況。

圖9為本實(shí)用新型再一實(shí)施例提供的包含采用WLCSP的Wifi芯片及采用裸片的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，安全芯片采用的是裸片，Wifi芯片采用的是WLCSP封裝，安全芯片以焊線方式直接焊接到PCB基板上面，Wifi芯片以回流焊接方式直接焊接到PCB基板上面。

圖10為實(shí)用新型又一實(shí)施例提供的包含采用采用裸片的Wifi芯片及采用WLCSP的安全芯片的系統(tǒng)級(jí)封裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，Wifi芯片采用的是裸片，安全芯片采用的是WLCSP封裝，安全芯片以回流焊接的方式直接焊接到PCB基板上面，Wifi芯片的裸片以焊線方式直接焊接到PCB基板上面。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于此。在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型。包括各個(gè)具體技術(shù)特征以任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。