SiP回歸“拯救”摩爾定律

　　有人將SIP定義為：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(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，從而形成一個系統(tǒng)或者子系統(tǒng)。從封裝發(fā)展的角度來看，SIP是SOC封裝實現(xiàn)的基礎(chǔ)。

　　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，被遺忘幾十年，只因摩爾定律走不下去才回歸大眾視線。

　　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)實的滿足市場需求。

　　針對這兩條路徑，分別誕生了兩種產(chǎn)品：SoC與SiP。

　　SoC（System On a Chip系統(tǒng)級芯片）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（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，形成一個系統(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類產(chǎn)品，如手機等。SiP在消費領(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，在一個芯片上實現(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、計算機、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封裝內(nèi)部，形成一個完整的系統(tǒng)。

　　有一點值得注意，PCB板并不遵從摩爾定律，是整個系統(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)性能的進一步提升。由于具備相似的設(shè)計思路和特點，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，整體硬件平臺的運行功耗也會因為PCB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)計或元件整合在單一芯片內(nèi)，不僅可以避免設(shè)計方案被抄襲復(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？