關(guān)于SIP封裝的介紹和應(yīng)用分析

一、為什么需要SIP封裝？

SIP封裝是一種新封裝技術(shù)，SiP 將多種功能芯片，包括處理器、存儲(chǔ)器等功能芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整子系統(tǒng)。與 SOC （芯片級(jí)系統(tǒng)）不同的是系統(tǒng)級(jí)封裝是采用不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，而 SOC 則是高度集成的單芯片產(chǎn)品。SiP可以集成不同的主動(dòng)、被動(dòng)器件，如基于CMOS、GaAs、GaN、MEMS工藝的多種被動(dòng)元件等，隨著智能手機(jī)、智能設(shè)備小型化需求，大大推動(dòng)了SiP封裝技術(shù)的發(fā)展。

SIP結(jié)構(gòu)

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2D封裝和3D封裝的結(jié)構(gòu)。相對(duì)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），也可使用倒裝芯片（Flip Chip），也可二者混用。

幾種SIP封裝形式

另外，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——將不同組件內(nèi)藏于多功能基板中，達(dá)到功能整合的目的。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)生多樣化組合，并可進(jìn)行定制化操作。

從蘋(píng)果iPhone7的拆解來(lái)看，iPhone7采用了SiP、WLCSP等先進(jìn)封裝，如安華高的PA采用了SiP封裝，Skyworks的PA也是SiP封裝。在產(chǎn)品小型化推動(dòng)下，SiP封裝技術(shù)滲透率加速，業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)從2015年到2020年，全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)年符合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為7%，2020年中國(guó)先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)40億美元。

這五點(diǎn)因素推動(dòng)了SiP封裝技術(shù)的發(fā)展：

1、封裝元件的高度、尺寸微型化

2、射頻、模擬、存儲(chǔ)等多種不同元件的集成

3、不同工藝晶圓芯片可以支持不同封裝融合；

4、系統(tǒng)提高信號(hào)完整性降低功耗；

5、系統(tǒng)需要靈活性和可重構(gòu)性；

還有就是廠商要通過(guò)減少系統(tǒng)BOM和復(fù)雜性，簡(jiǎn)化產(chǎn)品板級(jí)設(shè)計(jì)、減少PCB層數(shù)，降低研發(fā)成本，盡快推向市場(chǎng)。

SiP封裝技術(shù)也是超越摩爾定律的有效舉措，眾所周知摩爾定律發(fā)展到現(xiàn)階段已經(jīng)遇到了瓶頸，業(yè)內(nèi)分為兩條路徑：一是繼續(xù)按照摩爾定律往下發(fā)展，走這條路徑的產(chǎn)品有 CPU 、內(nèi)存、邏輯器件等，這些產(chǎn)品占整個(gè)市場(chǎng)的 50% 。另外就是超越摩爾定律的 More than Moore 路線，芯片發(fā)展從一味追求功耗下降及性能提升方面，轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿足市場(chǎng)的需求。這方面的產(chǎn)品包括了模擬 /RF 器件，無(wú)源器件、電源管理器件等，大約占到了剩下的那 50% 市場(chǎng)最后一點(diǎn)就是廠商要通過(guò)減少系統(tǒng)BOM和復(fù)雜性，簡(jiǎn)化產(chǎn)品板級(jí)設(shè)計(jì)、減少PCB層數(shù)，降低研發(fā)成本，盡快推向市場(chǎng)。針對(duì)這兩條路徑，分別誕生了兩種產(chǎn)品： SoC 與 SiP。 SoC是摩爾定律繼續(xù)往下走下的產(chǎn)物，而 SiP 則通過(guò)系統(tǒng)級(jí)封裝實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律。 兩者都是實(shí)現(xiàn)在芯片層面上實(shí)現(xiàn)小型化和微型化系統(tǒng)的產(chǎn)物。

他表示SiP封裝可以應(yīng)用到智能手機(jī)、可穿戴、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，例如在手機(jī)領(lǐng)域，可以進(jìn)行SiP封裝的功能模塊包括射頻、WiFi藍(lán)牙、PA等等。

二、SiP封裝的九大優(yōu)勢(shì)

目前全球大的封裝廠都在積極引進(jìn)SiP封裝，數(shù)據(jù)顯示2015年Amkor Technology來(lái)自先進(jìn)系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的收益為7.25億美元，年成長(zhǎng)率16%！

SiP封裝有以下九大優(yōu)點(diǎn)：

（1）封裝效率大大提高，SIP封裝技術(shù)在同一封裝體內(nèi)加多個(gè)芯片，大大減少了封裝體積。兩芯片加使面積比增加到170%，三芯片裝可使面積比增至250%。

（2）由於SIP封裝不同於SOC無(wú)需版圖級(jí)布局布線，從而減少了設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和調(diào)試的復(fù)雜性和縮短了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間。即使需要局部改動(dòng)設(shè)計(jì)，也比SOC要簡(jiǎn)單容易得多。大幅度的縮短產(chǎn)品上市場(chǎng)的時(shí)間。

（3）SIP封裝實(shí)現(xiàn)了以不同的工藝、材料制作的芯片封裝可形成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嵌入集成無(wú)源元件的夢(mèng)幻組合。

（4）降低系統(tǒng)成本。比如一個(gè)專用的集成電路系統(tǒng)，采用SIP封裝技術(shù)可比SOC節(jié)省更多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)費(fèi)用。

（5）SIP封裝技術(shù)可以使多個(gè)封裝合二為一，可使總的焊點(diǎn)大為減少，也可以顯著減小封裝體積、重量，縮短元件的連接路線，從而使電性能得以提高。

（6）SIP封裝采用一個(gè)封裝體實(shí)現(xiàn)了一個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)產(chǎn)品的全部互連以及功能和性能參數(shù)，可同時(shí)利用引線鍵合與倒裝焊互連以及其他IC芯片直接內(nèi)連技術(shù)。

（7）SIP封裝可提供低功耗和低噪音的系統(tǒng)級(jí)連接，在較高的頻率下工作可獲得幾乎與SOC相等的匯流排寬度。

（8）SIP封裝具有良好的抗機(jī)械和化學(xué)腐蝕的能力以及高的可靠性。

（9）與傳統(tǒng)的芯片封裝不同，SIP封裝不僅可以處理數(shù)字系統(tǒng)，還可以應(yīng)用於光通信、傳感器以及微機(jī)電MEMS等領(lǐng)域。