TSN交換芯片封裝技術最新進展

一、TSN交換芯片封裝技術的定義和原理

TSN交換芯片封裝技術是將TSN交換芯片進行保護、固定和連接外部電路的技術。TSN交換芯片的核心功能在于實現(xiàn)嚴格的實時通信和時鐘同步。通過引入精確的時鐘同步機制，確保每個數(shù)據(jù)包都能在規(guī)定的時間內(nèi)準確到達目標設備，從而大大提高了通信的實時性。

TSN技術是在IEEE802.1標準以太網(wǎng)框架下制定的新一代標準以太網(wǎng)技術，運行在OSI標準模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)絡幀格式采用包含VLAN標簽的標準以太網(wǎng)幀格式。

二、TSN交換芯片封裝技術的發(fā)展歷程

早期的以太網(wǎng)交換機主要使用半雙工模式，傳輸帶寬為100M，傳輸延時為5ms，單根線路的最大長度為100m。隨著技術發(fā)展，千兆以太網(wǎng)和全雙工傳輸技術普及，局域網(wǎng)中基本普及了千兆交換機。

1980年2月，IEEE802委員會成立，IEEE802.1工作組主要制定基于以太網(wǎng)的協(xié)議標準。1991年，IEEE802.1工作組發(fā)布了802.1D STP生成樹協(xié)議，并于1998年發(fā)布了第二部RSTP快速生成樹協(xié)議。1999年，IEEE802.1發(fā)布802.1Q VLAN協(xié)議。2006年IEEE成立了AVB工作組，2012年，AVB工作組更名為TSN工作組，制定并提出了更多可行的技術標準。

芯片封裝技術本身也經(jīng)歷了多代變遷，從最初的DIP、QFP等封裝形式，發(fā)展到如今的面積陣列封裝、異質(zhì)整合、3D堆疊等先進封裝技術。封裝技術的發(fā)展使得芯片性能不斷提升，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提高，使用更加方便。

三、當前TSN交換芯片封裝技術的主要研究方向

當前，芯片3D封裝技術成為延續(xù)摩爾定律的重要技術方向之一。3D封裝技術是指在不改動封裝體尺寸的前提下，在一個封裝體內(nèi)的垂直方向疊放兩個以上芯片的封裝技術。支撐3D封裝的關鍵技術硅通孔（TSV）不斷獲得突破，國際芯片巨頭加快布局，以TSV為核心的3D封裝技術已成為業(yè)界公認的新一代封裝技術的重要發(fā)展方向。

此外，臺積電在研究一種新的先進芯片封裝方法，使用矩形基板，而不是傳統(tǒng)圓形晶圓，從而在每個晶圓上放置更多的芯片，但這項研究仍處于早期階段。

四、TSN交換芯片封裝技術的最新實驗成果

東土科技作為國內(nèi)最早推出TSN交換芯片的廠家，在技術上有深厚的儲備，為在工業(yè)自動化、智能制造等領域提供了堅實的技術基礎和競爭優(yōu)勢。

光路科技在TSN技術領域取得了多項重要突破，其研發(fā)的TSN核心模塊以及TSN工業(yè)交換機已經(jīng)成功落地應用，將為更多行業(yè)的數(shù)字化轉型和網(wǎng)絡升級提供可靠的技術支持。

公司參股公司研發(fā)的車規(guī)級TSN交換網(wǎng)絡芯片，于近期獲得國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心10萬片芯片訂單。

五、TSN交換芯片封裝技術在各行業(yè)的應用現(xiàn)狀

在煤礦行業(yè)，國內(nèi)對TSN技術的應用仍在探索階段，大型煤礦企業(yè)有興趣但成本和兼容性限制了推廣，而國外應用相對成熟。TSN技術為煤礦行業(yè)帶來諸多好處，如提高通信可靠性、增強實時性、提升安全性能、提高生產(chǎn)效率、具備靈活性和可擴展性、支持自動化和機器人控制等。但在煤礦環(huán)境中應用TSN技術面臨惡劣環(huán)境條件、電磁干擾、網(wǎng)絡安全、配置復雜性、設備兼容性和互操作性等挑戰(zhàn)。

在汽車、工業(yè)、航天、軌道交通等領域，TSN交換機展現(xiàn)出巨大發(fā)展?jié)摿Γ徽J為是下一代工業(yè)網(wǎng)絡通信的核心設備，全球各國企業(yè)正在積極布局TSN交換機市場。

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