SIP封裝是什么，SIP封裝技術(shù)前景介紹

日前，江蘇長電科技成功擊敗***日月光半導(dǎo)體，和日本村田一同獲得蘋果SIP模塊訂單，而且長電科技斬獲的訂單比例超過訂單總額的50%以上。這是自長電科技以7.8億美元（其中集成電路大基金出資1.4億美元，中國銀行貸款1.2億美元）收購新加坡星科金朋以來首個重大勝利。受此鼓舞，長電科技投資2億美元擴充廠內(nèi)SiP模塊封測生產(chǎn)線，以完成蘋果以億為單位計算的訂單。

那么什么是SIP呢？和我們熟知的SoC有何差別呢？

SoC和SIP

自集成電路器件的封裝從單個組件的開發(fā)，進入到多個組件的集成后，隨著產(chǎn)品效能的提升以及對輕薄和低耗需求的帶動下，邁向封裝整合的新階段。在此發(fā)展方向的引導(dǎo)下，形成了電子產(chǎn)業(yè)上相關(guān)的兩大新主流：系統(tǒng)單芯片SoC（System?on?Chip）與系統(tǒng)化封裝SIP（System?in?a?Package）。

SoC與SIP是極為相似，兩者均將一個包含邏輯組件、內(nèi)存組件，甚至包含被動組件的系統(tǒng)，整合在一個單位中。

SoC是從設(shè)計的角度出發(fā)，是將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上。

SIP是從封裝的立場出發(fā)，對不同芯片進行并排或疊加的封裝方式，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(xué)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(biāo)準(zhǔn)封裝件。

構(gòu)成SIP技術(shù)的要素是封裝載體與組裝工藝，前者包括PCB、LTCC、Silicon?Submount（其本身也可以是一塊IC），后者包括傳統(tǒng)封裝工藝（Wire?bond和Flip?Chip）和SMT設(shè)備。無源器件是SIP的一個重要組成部分，如傳統(tǒng)的電容、電阻、電感等，其中一些可以與載體集成為一體，另一些如精度高、Q值高、數(shù)值高的電感、電容等通過SMT組裝在載體上。

從集成度而言，一般情況下，SoC只集成AP之類的邏輯系統(tǒng)，而SiP集成了AP+mobile?DDR，某種程度上說SIP=SoC+DDR，隨著將來集成度越來越高，emmc也很有可能會集成到SIP中。

從封裝發(fā)展的角度來看，因電子產(chǎn)品在體積、處理速度或電性特性各方面的需求考量下，SoC曾經(jīng)被確立為未來電子產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵與發(fā)展方向。但隨著近年來SoC生產(chǎn)成本越來越高，頻頻遭遇技術(shù)障礙，造成SoC的發(fā)展面臨瓶頸，進而使SIP的發(fā)展越來越被業(yè)界重視。

SIP的封裝形態(tài)

SIP封裝技術(shù)采取多種裸芯片或模塊進行排列組裝，若就排列方式進行區(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)，進一步增強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。

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)。

SIP的技術(shù)難點

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

對于電路設(shè)計而言，三維芯片封裝將有多個裸片堆疊，如此復(fù)雜的封裝設(shè)計將帶來很多問題：比如多芯片集成在一個封裝內(nèi)，芯片如何堆疊起來；再比如復(fù)雜的走線需要多層基板，用傳統(tǒng)的工具很難布通走線；還有走線之間的間距，等長設(shè)計，差分對設(shè)計等問題。?

此外，隨著模塊復(fù)雜度的增加和工作頻率（時鐘頻率或載波頻率）的提高，系統(tǒng)設(shè)計的難度會不斷增加，設(shè)計者除具備必要的設(shè)計經(jīng)驗外，系統(tǒng)性能的數(shù)值仿真也是必不可少的設(shè)計環(huán)節(jié)。

SIP封裝技術(shù)市場前景如何？

與在印刷電路板上進行系統(tǒng)集成相比，SIP能最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)性能、避免重復(fù)封裝、縮短開發(fā)周期、降低成本、提高集成度。相對于SoC，SIP還具有靈活度高、集成度高、設(shè)計周期短、開發(fā)成本低、容易進入等特點。

SIP封裝可將其它如被動組件，以及天線等系統(tǒng)所需的組件整合于單一構(gòu)裝中，使其更具完整的系統(tǒng)功能。由應(yīng)用產(chǎn)品的觀點來看，SIP更適用于低成本、小面積、高頻高速，以及生產(chǎn)周期短的電子產(chǎn)品上，尤其如功率放大器(PA)、全球定位系統(tǒng)、藍芽模塊(Bluetooth)、影像感測模塊、記憶卡等可攜式產(chǎn)品市場。

正因為SIP封裝具有靈活度高、集成度高、相對低成本、小面積、高頻高速、生產(chǎn)周期短的特點，SIP封裝技術(shù)不僅可以廣泛用于工業(yè)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，在手機以及智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等領(lǐng)域也有非常廣闊的市場。

目前智能硬件廠商在設(shè)計智能可穿戴設(shè)備時，主要面臨的挑戰(zhàn)是如何將眾多的需求功能全部放入極小的空間內(nèi)。以智能眼鏡為例，在硬體設(shè)計部分就須要考量無線通訊、應(yīng)用處理器、儲存記憶體、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應(yīng)器、麥克風(fēng)等主要元件特性及整合方式，也須評估在元件整合于系統(tǒng)板后的相容性及整體的運作效能。

而運用SIP系統(tǒng)微型化設(shè)計，能以多元件整合方式，簡化系統(tǒng)設(shè)計并滿足設(shè)備微型化。在不改變外觀條件下，又能增加產(chǎn)品的可攜性和無線化以及即時性的優(yōu)勢。

目前全世界封裝的產(chǎn)值只占集成電路總值的10%，而SIP的出現(xiàn)很可能將打破目前集成電路的產(chǎn)業(yè)格局，改變封裝僅僅是一個后續(xù)加工廠的狀況。未來集成電路產(chǎn)業(yè)中也許會出現(xiàn)一批結(jié)合設(shè)計能力與封裝工藝的實體，掌握有自己品牌的產(chǎn)品和利潤。當(dāng)SIP技術(shù)被封裝企業(yè)掌握后，封裝業(yè)的產(chǎn)值可能會出現(xiàn)一定幅度的提高。