從蘋果第一次公開宣布在iwhach智能手表中采用SiP技術(shù)，SiP受關(guān)注程度日益提升，甚至被認(rèn)為是“拯救”摩爾定律的正解之一。

SiP與近親SoC

業(yè)內(nèi)認(rèn)為摩爾定律繼續(xù)有兩條可行之路：一條是按照摩爾定律往下發(fā)展，CPU、內(nèi)存、邏輯器件等將是這條路徑的主導(dǎo)者與踐行者，這些產(chǎn)品占據(jù)了市場的50%；另一外是超越摩爾定律的More than Moore路線，模擬/RF器件，無源器件、電源管理器件等，從一味追求功耗下降、性能提升，轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿足市場需求。

SoC(System On a Chip系統(tǒng)級芯片)是從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，是將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上。 

SiP(System In a Package系統(tǒng)級封裝）是從封裝的立場出發(fā)，對不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，將多個(gè)具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如MEMS或者光學(xué)器件等其他器件優(yōu)先組裝到一起，實(shí)現(xiàn)一定功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件，形成一個(gè)系統(tǒng)或者子系統(tǒng)。

當(dāng)然，要談及SoC與SiP兩者的競爭關(guān)系，較理性的說法就是“互為補(bǔ)充”，SoC主要應(yīng)用于更新?lián)Q代較慢的產(chǎn)品和軍事裝備要求高性能的產(chǎn)品，SiP主要用于換代周期較短的消費(fèi)類產(chǎn)品，如手機(jī)等。SiP在消費(fèi)領(lǐng)域炙手可熱的主要原因之一就是可集成各種無源元件。一部手機(jī)中，無源器件與有源器件的比例高于50:1，SiP可以為數(shù)量眾多的無源器件找到合適的“歸宿”。

對于高度集成的SoC而言，在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)數(shù)字、模擬、RF等功能，工藝兼容成為一大難題。而SiP卻可在實(shí)現(xiàn)高度集成的情況下，規(guī)避掉這一問題。 

從封裝發(fā)展的角度來看，SiP是SOC封裝實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)；從集成度角度出發(fā)，SoC只集成AP之類的邏輯系統(tǒng)，我們可以將SiP理解為SoC的替代方案，兩者的關(guān)系可以用一個(gè)簡單的公式表示：

SiP=SoC+DDR+eMMC +…… 

SiP的昨天、今天與明天

美國是率先開始系統(tǒng)級封裝研究的國家，其前身是早在上世紀(jì)就開始為數(shù)據(jù)存儲和特定的軍事/航空航天電子設(shè)備研發(fā)的MCM（多芯片模塊）。但由于摩爾定律不斷向前發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)更便宜和更輕松地將所有東西放置于一塊芯片上，所以這種封裝方案被沒有得到大范圍的采用。而如今，摩爾定律走到了瓶頸期，SiP再次被重視起來。 

最早商業(yè)化的SiP模塊電路是手機(jī)中的功率放大器，這類模塊中可集成多頻功放、功率控制及收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)等功能。SiP模塊廣泛應(yīng)用于無線通訊、汽車電子、醫(yī)療電子、計(jì)算機(jī)、軍用電子等領(lǐng)域， 無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用是最早的，也是最廣泛的。 

Apple watch的內(nèi)部的S1模組，就是典型的SiP模塊。它將AP、BB、WiFi、Bluetooth、PMU、MEMS等功能芯片以及電阻、電容、電感、巴倫、濾波器等被動器件都集成在一個(gè)封裝內(nèi)部，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

有一點(diǎn)值得注意，PCB板并不遵從摩爾定律，是整個(gè)系統(tǒng)性能提升的瓶頸。PCB技術(shù)發(fā)展到今天，布線密度難以提高，器件組裝難度也日益加大，互聯(lián)長度及器件封裝引腳的寄生效應(yīng)都影響著系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提升。由于具備相似的設(shè)計(jì)思路和特點(diǎn)，SiP技術(shù)自然成為高端PCB的最佳替代。目前，很多系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)開始應(yīng)用SiP技術(shù)部分或者全部取代原有的PCB。 

SiP 改變了PCB作為承載芯片連接之間的載體這一成不變的定義。 

SiP封裝技術(shù)主要優(yōu)勢：

- 將不同用途的集成電路芯片以集成電路封裝手段進(jìn)行整合，可將原有的電子電路減少70%~80%以上，整體硬件平臺的運(yùn)行功耗也會因?yàn)镻CB電路板縮小而減少。產(chǎn)品在整體功耗、體積等方面獲得改善；

- 將原本離散的功能設(shè)計(jì)或元件整合在單一芯片內(nèi)，不僅可以避免設(shè)計(jì)方案被抄襲復(fù)制，也能透過多功能芯片整合的優(yōu)勢讓最終產(chǎn)品更具市場競爭力。

封裝效率高、產(chǎn)品上市周期短、兼容性好、降低系統(tǒng)成本、物理尺寸小、電性能高、低功耗、穩(wěn)定性好、應(yīng)用廣泛，這叫各產(chǎn)業(yè)如何無法抗拒SiP的誘惑？

SiP技術(shù)是多年來一直存在的技術(shù)之延伸。奠基于現(xiàn)有如倒裝芯片flip chip、晶圓凸塊wafer bumping、引線接合wire bonding和扇形晶圓級封裝fan-out wafer-levelpackaging等的封裝技術(shù)。甚至可以這樣理解：FOWLP在面積擴(kuò)展的同時(shí)也加了有源或無源器件以形成 SiP。 

SiP 的主流封裝形式是BGA，但這并不是說具備傳統(tǒng)先進(jìn)封裝技術(shù)就掌握了 SiP 技術(shù)。

SiP封裝技術(shù)采取多種裸芯片或模塊進(jìn)行排列組裝，若就排列方式進(jìn)行區(qū)分可大體分為平面式2D封裝和3D封裝的結(jié)構(gòu)。相對于2D封裝，采用堆疊的3D封裝技術(shù)又可以增加使用晶圓或模塊的數(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。除了2D與3D的封裝結(jié)構(gòu)外，還可以采用多功能性基板整合組件的方式。不同的芯片排列方式，與不同的內(nèi)部接合技術(shù)搭配，使SIP的封裝形態(tài)產(chǎn)生多樣化的組合，并可依照客戶或產(chǎn)品的需求加以客制化或彈性生產(chǎn)。

不過，SiP在合格率與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面尚有待進(jìn)一步提高。山東芯演欣電子科技發(fā)展有限公司   聯(lián)系電話：18865375835

據(jù)預(yù)計(jì)，SiP在智能手機(jī)中的滲透率將從2016年的10%迅速提升到2018年的40%,這個(gè)趨勢，也會對PCBA加工技術(shù)造成影響。

先進(jìn)封裝是摩爾定律的重要助推力，對于企業(yè)而言，先進(jìn)封裝也是封裝業(yè)的產(chǎn)值提升的一大利器。目前全世界封裝的產(chǎn)值只占積體電路總值的10%左右，若SiP從熱們到主流，這一占比必將提高，封裝業(yè)產(chǎn)值必將出現(xiàn)一定幅度的提高，很可能將打破目前積體電路的產(chǎn)業(yè)格局。 

手機(jī)中使用SiP的顆數(shù)也在逐漸增多；SiP在無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用最早，也是應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域；汽車電子是SiP的重要應(yīng)用場景，發(fā)動機(jī)控制單元（ECU）、汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)、燃油噴射控制系統(tǒng)、安全氣囊電子系統(tǒng)、方向盤控制系統(tǒng)、輪胎低氣壓報(bào)警系統(tǒng)等SiP應(yīng)用正在逐漸增加；SiP在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用主要來自于將處理器和存儲器集成在一起