探究SiP封裝技術(shù)的奧妙

摩爾定律已“死”，這絕對是一個老生常談的話題。在拯救摩爾定律的道路上，人們挖盡心思。從設(shè)計角度出發(fā)，SoC將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上。從封裝立場看，SiP也踩著七彩祥云回到了人們視野面前。

根據(jù)國際半導體路線組織（ITRS）的定義：SiP為將多個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或者光學器件等其他器件優(yōu)先組裝到一起，實現(xiàn)一定功能的單個標準封裝件，形成一個系統(tǒng)或者子系統(tǒng)。從架構(gòu)上來講，SiP是將多種功能芯片，包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內(nèi)，從而實現(xiàn)一個基本完整的功能。

籠統(tǒng)的概念不如偉創(chuàng)力總部高新技術(shù)部副總裁上官東凱，在第二屆中國系統(tǒng)級封裝大會上說的直白：“體積小、能模塊化設(shè)計、具有高性能表現(xiàn)、適用于多領(lǐng)域應用，還能讓企業(yè)做出差異化的優(yōu)勢?！憋@然，上官東凱對SiP的優(yōu)勢直言不諱。此外，他還提到了SiP在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用：“我們將SiP用在傳感器上，外加一些處理器等，形成一個非常典型的物聯(lián)網(wǎng)模組，成本得到了降低，且非常好用，不得不說SiP對物聯(lián)網(wǎng)是一個非常適合的技術(shù)。”

在汽車電子領(lǐng)域，安靠科技副總裁兼汽車電子部總經(jīng)理Prasad Dhond也看到了比較廣闊的前景。

第二屆中國系統(tǒng)級封裝大會主會場

首先是2017年到2019年汽車銷量仍在增長，但增速開始走緩（上左1），其次每輛汽車上電子內(nèi)容的上升正在推動半導體增長（上圖中），每輛車的平均半導體用量正在上升（上圖右）。并且在汽車電子部件中，傳感器、MCU、GPU、射頻、毫米波雷達等的應用，讓汽車上封裝芯片變得越來越多。

“在一個汽車上有40個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)有250個電子元件，從元件到系統(tǒng)需要穩(wěn)穩(wěn)的把控安全與可靠性，怎么解決這個挑戰(zhàn)呢？” Prasad Dhond提到了四個方向，一個是在設(shè)計之處就考慮到汽車電子的使用壽命，其次需要在各個電子元件的連接性上要做的非常好，再者就是要減少系統(tǒng)間不必要的冗余，最后還要多重檢測，來修復每個發(fā)現(xiàn)的問題?！拔覀儼部吭谄嘢iP量產(chǎn)上已經(jīng)能做到非常少甚至0的重復工作，未來目標是達到0失誤?！憋@然Prasad Dhond在汽車SiP量產(chǎn)上充滿信心。

舉個實例，汽車信息娛樂SiP，如上圖。第一代接插卡類器件與第二代BGA器件相比，第二代不僅面積縮小了50%，元件數(shù)量得到了減少且提到了電氣性能。比如在77GHZ雷達模塊例子上，也能看出封裝后的效果（如下圖右下角）。Prasad Dhond總結(jié)一句話：“在汽車電子方向，SiP封裝市場潛力非常巨大?！倍嚠a(chǎn)品壽命長的特點，也讓這個技術(shù)有了更多研發(fā)空間。

那么對于有些廠商眼中開發(fā)周期非常短的產(chǎn)品呢？比如智能手機，SiP優(yōu)勢能否發(fā)揮出來？我們在維沃移動通信有限公司高級經(jīng)理/器件開發(fā)三部唐林平口中得到了不一樣的答案。

毫無疑問，高度集成絕對是智能手機行業(yè)所追求的，雖然目前手機尺寸在不斷擴大，從4.7寸到6.5寸，其實各廠商都在堅守5.5寸的長寬比例，因為手掌大小的固定，手機橫向大小已經(jīng)固化，而用戶體驗讓手機不能太厚，技術(shù)原因?qū)е率謾C不會太薄。功能的迭代，如單攝變雙攝、三攝，5G等的出現(xiàn)對主板集成度的提升提了更高的要求。

唐林平表示，在組裝行業(yè)，2018年所做到的器件最小間距為0.2毫米，而SiP能做到100微米，這樣的收益就非?？捎^。

隨后唐林平舉了公司對SiP的嘗試，卻發(fā)現(xiàn)有點違背市場最優(yōu)選擇的意思。

首先是維沃對Hi-Fi SiP的嘗試，間距從組裝0.2毫米到0.1毫米，得到的效果是節(jié)省50%的面積，性能也能差不多不變，但制造周期太長，顯然對于其公司的手機三個月開發(fā)周期來講，從手機設(shè)計到量產(chǎn)只有三個月，很難看到益處。

其次是WiFi的SiP嘗試，采用了和原有SOB（System on Board）同樣的BOM（物料清單），在最開始的收益非?？捎^，而最終SOB與SiP占用的布板面積差值只有10%，顯然收益不高。

唐林平表示：“跟供應商進行探討相關(guān)問題，SiP的確是行業(yè)的未來，可以降低尺寸，縮短開發(fā)周期?！毕到y(tǒng)公司怎么看呢？唐林平只能無奈道：“我們和友商在做SiP時，需要考慮時間、成本、最終效果等一些非常重要的東西，它的未來到底怎么樣，其實存在很多可能性，但目前對于我們來說，不是太好的選擇?！?/p>

顯然“不是太好的選擇”被唐林平加上了眾多的條件限制，但你并不能否認SiP對智能終端產(chǎn)品的影響。比如今年蘋果發(fā)布會上亮相沒多久的Apple Watch Series 4，蘋果透過其S4 SiP突破其智能手表的性能極限——在S4處理器中采用64位雙核心CPU，帶來較其現(xiàn)有裝置更高2倍的性能。

再比如，去年銷量非常優(yōu)異的iPhone X中，該款手機的前端模塊RF是SiP設(shè)計。據(jù)相關(guān)資料介紹，iPhone X的先進RF SiP是由博通所開發(fā)，達到了前所未見的高整合度──在單封裝中整合了18片濾波器、近30顆裸晶。

蘋果對SiP的青睞絕對是智能手機行業(yè)的風向標，此外，封測大廠日月光投控受惠于蘋果新款iPhone及Apple Watch Series 4的SiP模組訂單加持，9月份集團合并營收達392.76億元新臺幣，較8月份的355.85億元新臺幣成長10.4％?？梢奡iP不僅是先進技術(shù)的必然追求，更是市場蓬勃發(fā)展的一劑猛藥。