信患技米 系统集成技术在校园网设计中的应用 李冰 黑龙江电信国脉工程股份有限公司 【摘要】随着科学技术的进步和教育科学事业的不断发展，校园 的管理和学生的教育教学工作已经逐渐步入科学化和系统化。对系统集 成技术在校园网设计中的应用进行系统全面的分析既是计算机网络技 术进一步发展的需求，同时也是提高校园管理，促进教育文化进步的一 项有效措施。 【关键词ｌ计算机系统；系统集成技术；校园网络 前言 随着科学技术的不断进步，计算机网络技术已经逐渐渗透到各 个领域当中，尤其是近年来学校对于计算机网路技术的应用更是有了 飞速的发展。各个学校积极引进计算机技术，使其广泛的用于学校的 管理工作和教育工作当中，例如学校的监控系统，教师多媒体教学， 学生选课系统，教师评课等系统的建立和完善，都是计算机系统集成 在校园网中应用的案例。但是应用实践的逐渐广泛，该系统的各项不 足和缺陷也相应的暴露出来，为此，下面将以某一个具体的案例进行 分析和介绍： １ 现有系统的架构和应用分析 该学校是一个初具规模的技校，分为南北两个校区，校区之间约 有五里的实际距离。随着学校近年来生源的好转，原有的系统已经不 能满足学校的管理需求，因此，需要建设一个全新的管理系统。具体 需要从以下几个方面进行综合的设计和分析。 １．１系统架构由于南校区的建立时间比较悠久，因此，逐渐发展 起来五个机房，各个机房通过路由器进行系统的链接。而北校区是新 建校区，所以到目前为止只有一个机房，校区的各个管理系统以及学 校的教育管理系统和医务系统等都集中于此。受到地理为止的局限， 两个校区的管理不能有效的联系起来，沟通比较困难。 １．２应用分析由于计算机网络系统的建设时间比较早，因此系 统比较老，原有的计算机网络只用于学校校园网络的基本信息输入 和浏览，同时也局限于教师的医保信息查询。现有的计算机处理速度 缓慢，为了解决这一问题，我们采用的方式是通过一台安装有路由软 件的ＩＢＭ￣ｇ务器来连接１号机房到中心交换机，而通过一台５Ｎ的ＴＰ— ＬＩＮＫ路由器来同时连接２、３、４、５号机房到中心交换机，除此外的各 办公室的其它电脑都是通过下级交换机或是直接接入中心交换机。 以上的系统设置通过分析出现了以下一些问题。首先，各个机房的电 脑虽然能够同时访问因特网，但是相互之间却不能够访问。其次，硬 件设备和网络结构杂而乱、无统一性、硬件使用不合理。 ２．对新系统的需求分析 ２．１应用需求调查 １）使用以太网技术，将核心网络升级为千兆 方案，百兆到桌２）只对学校的财务室进行网络安全管理。３）整个系 统要求具有较高的可靠性，但只要具备一定的实时性即可。４）拟在新 系统中集成ＯＡ办公、Ｅｍａｉｌ、Ｆｔｐ、ｗｗｗ等服务。５）拟在图书馆运行 一套图书管理系统；在教务科运行一套学生学籍管理系统。 ２．２系统总体需求分析 ２．２．１网络数据负载分析根据当前应用类型，网络数据主要有 ３种级别：第一，ＭＩＳ／ＯＡ／Ｗｅｂ类应用。交换频繁负载很小；第二， ＦＴＰ文件传输／ＣＡＤ／９￣＿图图档传输。数据发生不多且负载较大，但无 同步要求，容许数据延迟；第三，流式文件。如：ＲＭ／ＲＡＭ／￣议电 视／ＶＯＤ等，数据随即发生且负载巨大，而且需要图像声音同步。 综合以上分析，该学校应该综合各项经济费用开支，优先考虑前 两个技术方案。 ２．２．２信息包流量及流向分析为了减少系统的流量压力，同Ｎｔ！ｚ 为了减少由于外界环境因素对总系统的影响，所以应该对现有的各项 系统进行必要的分项管理。首先将办公系统和网管系统等集中处理， 其次，对于财务和图书等分别进行单独的管理。 ２．２．３ｇ用性和可靠性分析对于那些存有重要数据的服务器一 般采用磁盘双工和磁盘阵列、双机容错、异地容灾和备份减灾等措 施来防止数据丢失。 ２．２．４Ｎ络安全性分析为了提高校园网络的安全性，减少外部 黑客和病毒对学校网络的破坏，因此，需要根据需要安装相应的查毒 软件，并定期进行查毒操作，消除安全隐患。 ３ 网络系统方案分析 ３．１整个网络的设计将遵循如下原则：１）实用性原则。２）开放性 原则。３）高可用性／可靠性原则。４）先进性原则。５）慎用太新的技 术。６）易用性原则。７）可扩展性原则。 ３．１．１主干网（核心层）设计其中主干网络及网络设备被划分为 核心层，用以连接服务器群、建筑群到网络中心、或在一个较大型建 筑物内连接多个交换机管理间到网络中心设备间。用以连接信息点的 “毛细血管”线路及网络设备被划分为接入层，根据需要在中间设置 分布层。 ３．１．２分布层／接入层设计接入层即直接连接信息点，使网络 资源设备（ＰＣ等）接入网络的部分。我们常说：“主干千兆以太网， １０／ｌｏｏｓＥＮ桌面”。后半句话即是对接入层的描述。 分布层的存在与否，取决于外围网采用的扩充互连方法。建筑物 内信息点较多（比如２２２个）超出一台交换机所容纳的端口密度，而不 得不增加交换机扩充端口密度时，如果采用级连方式，即将一组固定 端口交换机上联到一台背板带宽和性能较好的二级交换机上，再由 二级交换机上联到主干；如果采用多个并行交换机堆叠方式扩充端 口密度，其中一台交换机上联，则网络中就只有接入层，没有分布层。 就现在系统的规模而言，我们可以将整个系统网络设计成无分布层。 ３．１．３远程接人规划设计光纤接入方式是目前比较广泛运用的 接入方式，它拥有最大的传输带宽；支持包括多媒体信息的传输，传 输可靠性也很高；保密性好等特点。虽然其造价高，但是由于两个校 区原来网络系统中就拥有多条按入光纤线路，所以在两个校区的网络 进行改造合并之后，势必将多出几条线路，我们可以将这些多余的线 路充分利用，将之改成连接两个校区核心交换机的线路。 ３．２资源子网规划设计 ３．２．１Ｎ务器接入方式服务器在网络中“摆放”位置的好坏直接 影响网络应用的效果和网络运行效率。所以在整个系统设计中将学 校级服务器（如提供ＷＷｗ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、Ｅｍａｉｌ、ＯＡ办公、网管软 件的服务器）放在网管中心；将部门／工作组级服务器放在部门子网 中即可。 ３．２．２网络存储体系考虑到成本因素，在系统中采用成本较低 的ＤＡＳ（直接附加存储）：也称ＳＡＳ（服务器附加存储）。直接连接在 服务器上的内置或外置数据存储设备。它完全寄生在相应服务器上， 文件系统取决于其宿主服务器安装的操作系统，并且只能通过宿主 服务器系统来访问。 ４．结柬语 以上就是我对该学校网络系统的一个总体设计，此方案遵循系 统集成设计理念。从网络系统的实用性、开放性、高可用性、安全性、 先进性、易用性、可扩展性等方面综合考虑。对系统进行综合设计，设 计出一个整合性高、完善的网络系统平台，为以后系统的可靠运行及 管理和系统的升级做好准备。 （＞ 下转第１１２页）
系统级封装（ＳｉＰ）集成技术的发展与挑战
小型化和多功能化是电子产品，特别是如计算机、通讯等便携式产品的持续不断的要求，这对集成电路不断提出了新的要求。过去一段时间以来，从设计的角度出发，研究和技术人员提出对这些要求的一个主要的解决方案是芯片系统（SOC）的方法，希望在芯片上实现系统的功能。在理想的情况下，SOC可以实现最低的成本、最小的尺寸和最优的性能。但是到目前为止，采用SOC的方案还无法解决非硅芯片（如GaAs、GeSi芯片）和微机电系统（MEMS）芯片的集成。从封装的角度出发，作为一种另外的解决方案，系统级封装（SiP）得到了越来越多的关注。2021年国际半导体技术发展路线图（ITRS 2005）在组装与封装（Assembly and Packaging）中已经就SiP的发展和技术路线进行了相当多的描述，而许多研究机构甚至代工企业也开始进行基于SiP模块和产品的开发。
在ITRS 2005中对SiP的定义是：“系统级封装是采用任何组合，将多个具有不同功能的有源电子器件与可选择性的无源元件以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件首先组装成为可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统” 。对于SiP而言，在单一的模块内需要集成不同的有源芯片和无源元件、非硅器件、MEMS元件甚至光电芯片等，更加长远的目标则考虑在其中集成生物芯片等等。目前在无线通讯领域，SiP是非常有潜力的技术。相对于SOC，SiP具有提供高密度封装、多功能化设计、较短的市场进入时间以及更低的开发成本等优势。
通常对于SiP的技术平台，存在一些关键的集成技术，包括窄节距的倒装芯片技术、窄节距的组装、无源器件的集成、基板的设计和制作、新型介质材料的应用等。在未来的新型SiP解决方案中，利用非常窄节距的倒装芯片凸点以及穿透硅片的互连（Through Wafer
Electrical Interconnection，TWEI）作为新的一级互连技术、利用薄膜互连技术实现集成的无源器件、三维芯片堆叠和封装堆叠技术、高性能的高密度有机基板技术以及包含芯片、封装和基板SiP共同设计与测试方法显得非常重要。目前越来越多的人力和资源投入到了包括设计方法的新集成手段和技术的开发中。
组装的作用和封装技术的关系
对于“组装技术”，以往我们只是狭义地加以理解，认为它是一种关于接合和装配的生产技术。但是，当我们对产业今后的发展方向有了深入的了解后，应该把“组装技术”提到一个新的高度加以认识，因为它已经成为实现高度多样化的电子信息产品的关键性技术。
关于组装技术的未来作用，可以归纳为如下几类：1、使元器件/IC正常工作，充分发挥它们的功能；2、保证所有部件之间的信息正常交换，以便实现作为功能部件的效能；3、把多个功能部件之间有机结合，实现作为系统设备的功能；4、系统和使用系统的人之间的信号交换，也就是说建立合适的人机接口；5、作为商品，利用组装增添诱人的魅力，从而提高市场竞争能力。
上述的1、2两项，与以往的认识没有什么不同；然而，另外3项的作用，作为今后组装技术的应用目标，必须引起我们的重视。
为了把这种组装技术分解成为要素技术加以掌握，利用“组装层级”的概念是有益的。组装层级表示的是用于实现系统功能的LSI器件、封装、模块和系统等的实际层次和该层次的技术领域。组装层级和半导体封装技术的关系，请参阅图1所示。通常，把组装层级用级别数字加以表示。
图1：组装层级和半导体封装技术的关系
半导体封装技术包括组装层级的级别1和级别2；其中，级别1是指在LSI器件上形成再布线层或外部引脚，如形成面焊盘和LSI内部门电路的I/O端连接再布线等技术领域。级别2是指LSI器件的封装级，如像内置互连基板，LSI的接合以及密封等技术领域，其主要是承担上述的1、2两项的作用。随着电子信息产品的高速、多功能化和轻便小型化的发展，3~5项的作用变得愈来愈重要。
封装技术的现状和发展动向
为了满足电子信息产品的功能要求，就要充分发挥出半导体器件的性能。不难想象，半导体封装技术所起的作用将与日俱增，因此，半导体封装形式发展迅速（详见图2所示）。如像以往是利用QFP或TSOP等外围引脚型封装形式；现在则是以BGA等焊球引脚封装形式为主流；MCP和SIP将在今后日益普及起来。
集成电路封装的发展
电子工程学院
微电子0702
李晓聪（10）
集成电路芯片IC封装技术的发展
从80年代中后期开始电子产品正朝着、便携式，小型化、网络化和多媒体化方向发展，这种市场需求。对电路组装技术提出了相应的要求：单位体积信息的提(高密度化)单位时间处理速度的提高(高速化)为了满足这些要求：势必要提高电路组装的功能密度，这就成为了促进蕊片封装技术发展的最重要的因素。
一、什么是封装
封装技术其实就是一种将集成电路打包的技术。
拿我们常见的内存来说，我们实际看到的体积和外观并不是真正的内存的大小和面貌．而是内存芯片经过打包即封装后的产品。这种打包对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。
因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面。封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(PrintCircuil Board，印刷电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。
芯片上的接点通过导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此。对于很多集成电路产品而言。封装技术都是非常关键的一环。
芯片的封装技术种类实在是多种多样。诸如DlP、QFP、TSOP、BGA、CSP、QFN等等，一系列名称看上去都十分繁杂，其实，只要弄清芯片封装发展的历程也就不难理解了。芯片的封装技术已经历经好几代的变迁，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近。适用频率越来越高，耐温性能越来越好，以及引脚数增多。引脚间距减小．重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等，都是看得见的变化。
二、快过时的PDIP/SOP/QFP封装
数十年来，芯片封装技术一直追随着lC的发展而发展，一代IC就有相应一代的封装技术相配合.而SMT(Surface Mount Tectlfqology，表面组装技术)的发展.更加促进芯片封装技术不断达到新的水平。六、七十年代的中、小型规模IC，曾大量使用T0型封装，后来又开发出DIP、PDIP(如图1).并成为这个时期的主导产品形式；
