探究SiP封装技术的奥妙

angern

摩尔定律已“死”，这绝对是一个老生常谈的话题。在拯救摩尔定律的道路上，人们挖尽心思。从设计角度出发，SoC将系统所需的组件高度集成到一块芯片上。从封装立场看，SiP也踩着七彩祥云回到了人们视野面前。
; H, B% ?/ f) p5 ?2 j- W
根据国际半导体路线组织（ITRS）的定义：SiP为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。从架构上来讲，SiP是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。
9 Q* ]/ X& j: W( t2 J& j2 h
  }; j/ f& u- Z$ c6 F9 ?" f
笼统的概念不如伟创力总部高新技术部副总裁上官东凯，在第二届中国系统级封装大会上说的直白：“体积小、能模块化设计、具有高性能表现、适用于多领域应用，还能让企业做出差异化的优势。”显然，上官东凯对SiP的优势直言不讳。此外，他还提到了SiP在物联网领域的应用：“我们将SiP用在传感器上，外加一些处理器等，形成一个非常典型的物联网模组，成本得到了降低，且非常好用，不得不说SiP对物联网是一个非常适合的技术。”

. |: P+ P0 u1 j" g0 D4 o9 g5 G在汽车电子领域，安靠科技副总裁兼汽车电子部总经理Prasad Dhond也看到了比较广阔的前景。
$ B+ i/ [2 d! g1 u. h

第二届中国系统级封装大会主会场
) U6 ?/ P' Q. P' X1 P, Q7 a8 N
. @- _1 {$ }9 A首先是2017年到2019年汽车销量仍在增长，但增速开始走缓（上左1），其次每辆汽车上电子内容的上升正在推动半导体增长（上图中），每辆车的平均半导体用量正在上升（上图右）。并且在汽车电子部件中，传感器、mcu、GPU、射频、毫米波雷达等的应用，让汽车上封装芯片变得越来越多。
2 U) K! Z* s& v% f
“在一个汽车上有40个系统，每个系统有250个电子元件，从元件到系统需要稳稳的把控安全与可靠性，怎么解决这个挑战呢？” Prasad Dhond提到了四个方向，一个是在设计之处就考虑到汽车电子的使用寿命，其次需要在各个电子元件的连接性上要做的非常好，再者就是要减少系统间不必要的冗余，最后还要多重检测，来修复每个发现的问题。“我们安靠在汽车SiP量产上已经能做到非常少甚至0的重复工作，未来目标是达到0失误。”显然Prasad Dhond在汽车SiP量产上充满信心。
4 d' D$ F" N7 M: \" _2 Y
' I/ {. B2 n9 Z+ ?, H7 T举个实例，汽车信息娱乐SiP，如上图。第一代接插卡类器件与第二代BGA器件相比，第二代不仅面积缩小了50%，元件数量得到了减少且提到了电气性能。比如在77GHZ雷达模块例子上，也能看出封装后的效果（如下图右下角）。Prasad Dhond总结一句话：“在汽车电子方向，SiP封装市场潜力非常巨大。”而汽车产品寿命长的特点，也让这个技术有了更多研发空间。
8 _3 I" ]8 i$ P: E9 j2 p: |
7 d/ l4 [* n- S9 ~$ Z3 P那么对于有些厂商眼中开发周期非常短的产品呢？比如智能手机，SiP优势能否发挥出来？我们在维沃移动通信有限公司高级经理/器件开发三部唐林平口中得到了不一样的答案。
% f; o5 z, {4 b4 I7 y5 R
毫无疑问，高度集成绝对是智能手机行业所追求的，虽然目前手机尺寸在不断扩大，从4.7寸到6.5寸，其实各厂商都在坚守5.5寸的长宽比例，因为手掌大小的固定，手机横向大小已经固化，而用户体验让手机不能太厚，技术原因导致手机不会太薄。功能的迭代，如单摄变双摄、三摄，5G等的出现对主板集成度的提升提了更高的要求。

唐林平表示，在组装行业，2018年所做到的器件最小间距为0.2毫米，而SiP能做到100微米，这样的收益就非常可观。
% `+ d: c1 U% t& S4 G; u) s
5 v4 P& |3 W+ b# D随后唐林平举了公司对SiP的尝试，却发现有点违背市场最优选择的意思。

首先是维沃对Hi-Fi SiP的尝试，间距从组装0.2毫米到0.1毫米，得到的效果是节省50%的面积，性能也能差不多不变，但制造周期太长，显然对于其公司的手机三个月开发周期来讲，从手机设计到量产只有三个月，很难看到益处。
+ ^. }6 O) A# g2 j1 S
  Q5 c; h8 H/ F9 ^7 ]* u1 I其次是WiFi的SiP尝试，采用了和原有SOB（System on Board）同样的BOM（物料清单），在最开始的收益非常可观，而最终SOB与SiP占用的布板面积差值只有10%，显然收益不高。
- t. X8 Y! x2 d* C" r8 P& x
唐林平表示：“跟供应商进行探讨相关问题，SiP的确是行业的未来，可以降低尺寸，缩短开发周期。”系统公司怎么看呢？唐林平只能无奈道：“我们和友商在做SiP时，需要考虑时间、成本、最终效果等一些非常重要的东西，它的未来到底怎么样，其实存在很多可能性，但目前对于我们来说，不是太好的选择。”
! A5 `0 A: E* \8 ?
显然“不是太好的选择”被唐林平加上了众多的条件限制，但你并不能否认SiP对智能终端产品的影响。比如今年苹果发布会上亮相没多久的Apple Watch Series 4，苹果透过其S4 SiP突破其智能手表的性能极限——在S4处理器中采用64位双核心CPU，带来较其现有装置更高2倍的性能。

再比如，去年销量非常优异的iPhone X中，该款手机的前端模块RF是SiP设计。据相关资料介绍，iPhone X的先进RF SiP是由博通所开发，达到了前所未见的高整合度──在单封装中整合了18片滤波器、近30颗裸晶。

苹果对SiP的青睐绝对是智能手机行业的风向标，此外，封测大厂日月光投控受惠于苹果新款iPhone及Apple Watch Series 4的SiP模组订单加持，9月份集团合并营收达392.76亿元新台币，较8月份的355.85亿元新台币成长10.4％。可见SiP不仅是先进技术的必然追求，更是市场蓬勃发展的一剂猛药。

xiaoming11

SiP为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。

sdsdwwwe22

SiP对物联网是一个非常适合的技术

muzitongxue

SiP不仅是先进技术的必然追求，更是市场蓬勃发展的一剂猛药。