【導(dǎo)讀】眾所周知的摩爾定律發(fā)展到現(xiàn)階段，何去何從？行業(yè)內(nèi)有兩條路徑：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。
早前，蘋(píng)果發(fā)布了最新的apple watch手表，里面用到SIP封裝芯片，從尺寸和性能上為新手表增色不少。而芯片發(fā)展從一味追求功耗下降及性能提升（摩爾定律），轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿足市場(chǎng)的需求（超越摩爾定律）， SiP是實(shí)現(xiàn)的重要路徑。 SiP從終端電子產(chǎn)品角度出發(fā)，不是一味關(guān)注芯片本身的性能/功耗，而是實(shí)現(xiàn)整個(gè)終端電子產(chǎn)品的輕薄短小、多功能、低功耗，在行動(dòng)裝臵與穿戴裝臵等輕巧型產(chǎn)品興起后， SiP需求日益顯現(xiàn)。
根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體路線組織（ITRS）的定義： SiP 為將多個(gè)具有不同功能的有源電子元件與可選無(wú)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)。
SIP 定義
從架構(gòu)上來(lái)講， SiP 是將多種功能芯片，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)基本完整的功能。與 SOC（片上系統(tǒng)）相對(duì)應(yīng)。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 則是高度集成的芯片產(chǎn)品。
SIP架構(gòu)
SiP 是超越摩爾定律下的重要實(shí)現(xiàn)路徑
眾所周知的摩爾定律發(fā)展到現(xiàn)階段，何去何從？行業(yè)內(nèi)有兩條路徑：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)。
半導(dǎo)體的主要產(chǎn)品占比
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 則是實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律的重要路徑。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。
More Moore和More than Moore
SoC 與 SIP 是極為相似，兩者均將一個(gè)包含邏輯組件、內(nèi)存組件，甚至包含被動(dòng)組件的系統(tǒng)，整合在一個(gè)單位中。 SoC 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 是從封裝的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)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(wú)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。
SOC和SIP
從集成度而言，一般情況下， SoC 只集成 AP 之類(lèi)的邏輯系統(tǒng)，而 SiP 集成了AP+mobileDDR，某種程度上說(shuō) SIP=SoC+DDR，隨著將來(lái)集成度越來(lái)越高， emmc也很有可能會(huì)集成到 SiP 中。從封裝發(fā)展的角度來(lái)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(lái)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與發(fā)展方向。但隨著近年來(lái) SoC生產(chǎn)成本越來(lái)越高，頻頻遭遇技術(shù)障礙，造成 SoC 的發(fā)展面臨瓶頸，進(jìn)而使 SiP 的發(fā)展越來(lái)越被業(yè)界重視。
SOC和SIP對(duì)比
摩爾定律確保了芯片性能的不斷提升。眾所周知，摩爾定律是半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的“圣經(jīng)”。在硅基半導(dǎo)體上，每 18 個(gè)月實(shí)現(xiàn)晶體管的特征尺寸縮小一半，性能提升一倍。在性能提升的同時(shí)，帶來(lái)成本的下降，這使得半導(dǎo)體廠商有足夠的動(dòng)力去實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體特征尺寸的縮小。這其中，處理器芯片和存儲(chǔ)芯片是最遵從摩爾定律的兩類(lèi)芯片。以Intel 為例，每一代的產(chǎn)品完美地遵循摩爾定律。在芯片層面上，摩爾定律促進(jìn)了性能的不斷往前推進(jìn)。
而PCB 板并不遵從摩爾定律，是整個(gè)系統(tǒng)性能提升的瓶頸。與芯片規(guī)模不斷縮小相對(duì)應(yīng)， PCB 板這些年并沒(méi)有發(fā)生太大變化。舉例而言， PCB 主板的標(biāo)準(zhǔn)最小線寬從十年前就是 3 mil（大約 75 um），到今天還是 3 mil，幾乎沒(méi)有進(jìn)步。畢竟， PCB 并不遵從摩爾定律。因?yàn)?PCB 的限制，整個(gè)系統(tǒng)的性能提升遇到了瓶頸。比如，由于 PCB線寬都沒(méi)變化，所以處理器和內(nèi)存之間的連線密度也保持不變。換句話說(shuō)，在處理器和內(nèi)存封裝大小不大變的情況下，處理器和內(nèi)存之間的連線數(shù)量不會(huì)顯著變化。而內(nèi)存的帶寬等于內(nèi)存接口位寬乘以?xún)?nèi)存接口操作頻率。內(nèi)存輸出位寬等于處理器和內(nèi)存之間的連線數(shù)量，在十年間受到 PCB 板工藝的限制一直是 64bit 沒(méi)有發(fā)生變化。所以想提升內(nèi)存帶寬只有提高內(nèi)存接口操作頻率，這就限制了整個(gè)系統(tǒng)的性能提升。
過(guò)去主流的系統(tǒng)
SIP 是解決系統(tǒng)桎梏的勝負(fù)手。把多個(gè)半導(dǎo)體芯片和無(wú)源器件封裝在同一個(gè)芯片內(nèi)，組成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的芯片，而不再用 PCB 板來(lái)作為承載芯片連接之間的載體，可以解決因?yàn)?PCB 自身的先天不足帶來(lái)系統(tǒng)性能遇到瓶頸的問(wèn)題。以處理器和存儲(chǔ)芯片舉例，因?yàn)橄到y(tǒng)級(jí)封裝內(nèi)部走線的密度可以遠(yuǎn)高于 PCB 走線密度，從而解決 PCB線寬帶來(lái)的系統(tǒng)瓶頸。舉例而言，因?yàn)榇鎯?chǔ)器芯片和處理器芯片可以通過(guò)穿孔的方式連接在一起，不再受 PCB 線寬的限制，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)帶寬在接口帶寬上的提升
現(xiàn)在的系統(tǒng)
SiP 不僅簡(jiǎn)單將芯片集成在一起。 SiP 還具有開(kāi)發(fā)周期短、功能更多、功耗更低、性能更優(yōu)良、成本價(jià)格更低、體積更小、質(zhì)量更輕等優(yōu)點(diǎn)，
SIP封裝的優(yōu)勢(shì)
SiP工藝分析
SIP 封裝制程按照芯片與基板的連接方式可分為引線鍵合封裝和倒裝焊兩種。
一、引線鍵合封裝工藝主要流程如下：
圓片→圓片減薄→圓片切割→芯片粘結(jié)→引線鍵合→等離子清洗→液態(tài)密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→表面打標(biāo)→分離→最終檢查→測(cè)試→包裝。
（1）圓片減薄
圓片減薄是指從圓片背面采用機(jī)械或化學(xué)機(jī)械（CMP）方式進(jìn)行研磨，將圓片減薄到適合封裝的程度。由于圓片的尺寸越來(lái)越大，為了增加圓片的機(jī)械強(qiáng)度，防止在加工過(guò)程中發(fā)生變形、開(kāi)裂，其厚度也一直在增加。但是隨著系統(tǒng)朝輕薄短小的方向發(fā)展，芯片封裝后模塊的厚度變得越來(lái)越薄，因此在封裝之前一定要將圓片的厚度減薄到可以接受的程度，以滿足芯片裝配的要求。
（2）圓片切割
圓片減薄后，可以進(jìn)行劃片。較老式的劃片機(jī)是手動(dòng)操作的，現(xiàn)在一般的劃片機(jī)都已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。無(wú)論是部分劃線還是完全分割硅片，目前均采用鋸刀，因?yàn)樗鼊澇龅倪吘壵R，很少有碎屑和裂口產(chǎn)生。
（3）芯片粘結(jié)
已切割下來(lái)的芯片要貼裝到框架的中間焊盤(pán)上。焊盤(pán)的尺寸要和芯片大小相匹配，若焊盤(pán)尺寸太大，則會(huì)導(dǎo)致引線跨度太大，在轉(zhuǎn)移成型過(guò)程中會(huì)由于流動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力而造成引線彎曲及芯片位移現(xiàn)象。貼裝的方式可以是用軟焊料（指 Pb-Sn 合金，尤其是含 Sn 的合金）、 Au-Si 低共熔合金等焊接到基板上，在塑料封裝中最常用的方法是使用聚合物粘結(jié)劑粘貼到金屬框架上。
（4）引線鍵合
在塑料封裝中使用的引線主要是金線，其直徑一般為0.025mm~0.032mm。引線的長(zhǎng)度常在 1.5mm~3mm 之間，而弧圈的高度可比芯片所在平面高 0.75mm。
鍵合技術(shù)有熱壓焊、熱超聲焊等。這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是容易形成球形（即焊球技術(shù)），并防止金線氧化。
為了降低成本，也在研究用其他金屬絲，如鋁、銅、銀、鈀等來(lái)替代金絲鍵合。熱壓焊的條件是兩種金屬表面緊緊接觸，控制時(shí)間、溫度、壓力，使得兩種金屬發(fā)生連接。表面粗糙（不平整）、有氧化層形成或是有化學(xué)沾污、吸潮等都會(huì)影響到鍵合效果，降低鍵合強(qiáng)度。
熱壓焊的溫度在 300℃~400℃，時(shí)間一般為40ms（通常，加上尋找鍵合位臵等程序，鍵合速度是每秒二線）。超聲焊的優(yōu)點(diǎn)是可避免高溫，因?yàn)樗?0kHz~60kHz 的超聲振動(dòng)提供焊接所需的能量，所以焊接溫度
可以降低一些。將熱和超聲能量同時(shí)用于鍵合，就是所謂的熱超聲焊。
與熱壓焊相比，熱超聲焊最大的優(yōu)點(diǎn)是將鍵合溫度從 350℃降到 250℃左右（也有人認(rèn)為可以用 100℃~150℃的條件），這可以大大降低在鋁焊盤(pán)上形成 Au-Al 金屬間化合物的可能性，延長(zhǎng)器件壽命，同時(shí)降低了電路參數(shù)的漂移。
在引線鍵合方面的改進(jìn)主要是因?yàn)樾枰絹?lái)越薄的封裝，有些超薄封裝的厚度僅有 0.4mm 左右。所以引線環(huán)（loop）從一般的 200 μ m~300 μ m 減小到 100μm~125μm，這樣引線張力就很大，繃得很緊。
另外，在基片上的引線焊盤(pán)外圍通常有兩條環(huán)狀電源 / 地線，鍵合時(shí)要防止金線與其短路，其最小間隙必須》625 μ m，要求鍵合引線必須具有高的線性度和良好的弧形。
（5）等離子清洗
清洗的重要作用之一是提高膜的附著力，如在 Si 襯底上沉積 Au 膜，經(jīng) Ar 等離子體處理掉表面的碳?xì)浠衔锖推渌廴疚铮黠@改善了 Au 的附著力。等離子體處理后的基體表面，會(huì)留下一層含氟化物的灰色物質(zhì)，可用溶液去掉。同時(shí)清洗也有利于改善表面黏著性和潤(rùn)濕性。
（6）液態(tài)密封劑灌封
將已貼裝好芯片并完成引線鍵合的框架帶臵于模具中，將塑封料的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在 90℃~95℃之間），然后放進(jìn)轉(zhuǎn)移成型機(jī)的轉(zhuǎn)移罐中。在轉(zhuǎn)移成型活塞的壓力之下，塑封料被擠壓到澆道中，并經(jīng)過(guò)澆口注入模腔（在整個(gè)過(guò)程中，模具溫度保持在 170℃~175℃左右）。
塑封料在模具中快速固化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓，使得模塊達(dá)到一定的硬度，然后用頂桿頂出模塊，成型過(guò)程就完成了。
對(duì)于大多數(shù)塑封料來(lái)說(shuō)，在模具中保壓幾分鐘后，模塊的硬度足可以達(dá)到允許頂出的程度，但是聚合物的固化（聚合）并未全部完成。由于材料的聚合度（固化程度）強(qiáng)烈影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱應(yīng)力，所以促使材料全部固化以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)于提高器件可靠性是十分重要的，后固化就是為了提高塑封料的聚合度而必需的工藝步驟，一般后固化條件為 170℃~175℃， 2h~4h。
包裝環(huán)節(jié)的工藝流程
（7）液態(tài)密封劑灌封
目前業(yè)內(nèi)采用的植球方法有兩種：“錫膏” +“錫球”和“助焊膏” + “錫球”。
“錫膏” +“錫球”植球方法是業(yè)界公認(rèn)的高標(biāo)準(zhǔn)的植球法，用這種方法植出的球焊接性好、光澤好，熔錫過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)焊球偏臵現(xiàn)象，較易控制，具體做法就是先把錫膏印刷到 BGA 的焊盤(pán)上，再用植球機(jī)或絲網(wǎng)印刷在上面加上一定大小的錫球，這時(shí)錫膏起的作用就是粘住錫球，并在加溫的時(shí)候讓錫球的接觸面更大，使錫球的受熱更快更全面，使錫球熔錫后與焊盤(pán)焊接性更好并減少虛焊的可能。
（6）表面打標(biāo)
打標(biāo)就是在封裝模塊的頂表面印上去不掉的、字跡清楚的字母和標(biāo)識(shí)，包括制造商的信息、國(guó)家、器件代碼等，主要是為了識(shí)別并可跟蹤。打碼的方法有多種，其中最常用的是印碼方法，而它又包括油墨印碼和激光印碼二種。
（7）分離
為了提高生產(chǎn)效率和節(jié)約材料，大多數(shù) SIP 的組裝工作都是以陣列組合的方式進(jìn)行，在完成模塑與測(cè)試工序以后進(jìn)行劃分，分割成為單個(gè)的器件。劃分分割可以采用鋸開(kāi)或者沖壓工藝，鋸開(kāi)工藝靈活性比較強(qiáng)，也不需要多少專(zhuān)用工具，沖壓工藝則生產(chǎn)效率比較高、成本較低，但是需要使用專(zhuān)門(mén)的工具。
二、倒裝焊工藝
和引線鍵合工藝相比較倒裝焊工藝具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
（a）倒裝焊技術(shù)克服了引線鍵合焊盤(pán)中心距極限的問(wèn)題；
（b）在芯片的電源 /地線分布設(shè)計(jì)上給電子設(shè)計(jì)師提供了更多的便利；
（c）通過(guò)縮短互聯(lián)長(zhǎng)度，減小 RC 延遲，為高頻率、大功率器件提供更完善的信號(hào)；
（d）熱性能優(yōu)良，芯片背面可安裝散熱器；
（e）可靠性高，由于芯片下填料的作用，使封裝抗疲勞壽命增強(qiáng)；
（f）便于返修。
以下是倒裝焊的工藝流程（與引線鍵合相同的工序部分不再進(jìn)行單獨(dú)說(shuō)明）：圓片→焊盤(pán)再分布→圓片減薄、制作凸點(diǎn)→圓片切割→倒裝鍵合、下填充→包封→裝配焊料球→回流焊→表面打標(biāo)→分離→最終檢查→測(cè)試→包裝。
（1）焊盤(pán)再分布
為了增加引線間距并滿足倒裝焊工藝的要求，需要對(duì)芯片的引線進(jìn)行再分布。
（2）制作凸點(diǎn)
焊盤(pán)再分布完成之后，需要在芯片上的焊盤(pán)添加凸點(diǎn)，焊料凸點(diǎn)制作技術(shù)可采用電鍍法、化學(xué)鍍法、蒸發(fā)法、臵球法和焊膏印刷法。
電鍍法添加焊料凸點(diǎn)的工藝流程
目前仍以電鍍法最為廣泛，其次是焊膏印刷法。
印刷法添加焊料凸點(diǎn)的工藝流程
（3）倒裝鍵合、下填充
在整個(gè)芯片鍵合表面按柵陣形狀布臵好焊料凸點(diǎn)后，芯片以倒扣方式安裝在封裝基板上，通過(guò)凸點(diǎn)與基板上的焊盤(pán)實(shí)現(xiàn)電氣連接，取代了 WB 和 TAB 在周邊布臵端子的連接方式。倒裝鍵合完畢后，在芯片與基板間用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行填充，可以減少施加在凸點(diǎn)上的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，比不進(jìn)行填充的可靠性提高了 1 到 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。
= 色封環(huán)節(jié)的工藝流程
SiP：為應(yīng)用而生
SiP 的應(yīng)用非常廣泛，主要包括：無(wú)線通訊、汽車(chē)電子、醫(yī)療電子、計(jì)算機(jī)、軍用電子等。
應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線通訊領(lǐng)域。 SiP 在無(wú)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。
在無(wú)線通訊領(lǐng)域，對(duì)于功能傳輸效率、噪聲、體積、重量以及成本等多方面要求越來(lái)越高，迫使無(wú)線通訊向低成本、便攜式、多功能和高性能等方向發(fā)展。
SiP 是理想的解決方案，綜合了現(xiàn)有的芯核資源和半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢(shì)，降低成本，縮短上市時(shí)間，同時(shí)克服了 SOC 中諸如工藝兼容、信號(hào)混合、噪聲干擾、電磁干擾等難度。
手機(jī)中的射頻功放，集成了頻功放、功率控制及收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等功能，完整的在 SiP 中得到了解決。
RFPA SiP
汽車(chē)電子是 SiP 的重要應(yīng)用場(chǎng)景。
汽車(chē)電子里的 SiP 應(yīng)用正在逐漸增加。以發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）舉例， ECU 由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、 RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。
各類(lèi)型的芯片之間工藝不同，目前較多采用 SiP 的方式將芯片整合在一起成為完整的控制系統(tǒng)。
另外，汽車(chē)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(pán)控制系統(tǒng)、輪胎低氣壓報(bào)警系統(tǒng)等各個(gè)單元，采用 SiP 的形式也在不斷增多。
此外， SIP 技術(shù)在快速增長(zhǎng)的車(chē)載辦公系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)中也獲得了成功的應(yīng)用。
瑞薩 R-Car H3 汽車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)平臺(tái) SiP
醫(yī)療電子需要可靠性和小尺寸相結(jié)合，同時(shí)兼具功能性和壽命。
在該領(lǐng)域的典型應(yīng)用為可植入式電子醫(yī)療器件，比如膠囊式內(nèi)窺鏡。內(nèi)窺鏡由光學(xué)鏡頭、圖像處理芯片、射頻信號(hào)發(fā)射器、天線、電池等組成。
其中圖像處理芯片屬于數(shù)字芯片、射頻信號(hào)發(fā)射器則為模擬芯片、天線則為無(wú)源器件。將這些器件集中封裝在一個(gè) SiP 之內(nèi)，可以完美地解決性能和小型化的要求。
膠襄內(nèi)窺鏡
SiP 在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用主要來(lái)自于將處理器和存儲(chǔ)器集成在一起。
以 GPU 舉例，通常包括圖形計(jì)算芯片和 SDRAM。而兩者的封裝方式并不相同。圖形計(jì)算方面都采用標(biāo)準(zhǔn)的塑封焊球陣列多芯片組件方式封裝，而這種方式對(duì)于 SDRAM 并不適合。因此需要將兩種類(lèi)型的芯片分別封裝之后，再以 SiP 的形式封裝在一起。
應(yīng)用了 HBM 技術(shù)的 AMD FijiGPU
SiP 在其他消費(fèi)類(lèi)電子中也有很多應(yīng)用。
這其中包括了 ISP（圖像處理芯片）、藍(lán)牙芯片等。 ISP 是數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、攝像頭、玩具等電子產(chǎn)品的核心器件，其通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后實(shí)現(xiàn)圖像的處理、顯示和存儲(chǔ)。圖像傳感器包括一系列不同類(lèi)型的元器件，如 CCD、 COMS 圖像傳感器、接觸圖像傳感器、電荷載入器件、光學(xué)二極管陣列、非晶硅傳感器等， SiP 技術(shù)無(wú)疑是一種理想的封裝技術(shù)解決方案。
玻璃晶圓上的晶片圖像感應(yīng)器
藍(lán)牙系統(tǒng)一般由無(wú)線部分、鏈路控制部分、鏈路管理支持部分和主終端接口組成， SiP 技術(shù)可以使藍(lán)牙做得越來(lái)越小迎合了市場(chǎng)的需求，從而大力推動(dòng)了藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用。 SiP 完成了在一個(gè)超小型封裝內(nèi)集成了藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)功能所需的全部原件（無(wú)線電、基帶處理器、 ROM、濾波器及其他分立元件）。
藍(lán)牙系統(tǒng)芯片的封裝
軍事電子產(chǎn)品具有高性能、小型化、多品種和小批量等特點(diǎn)， SiP 技術(shù)順應(yīng)了軍事電子的應(yīng)用需求，因此在這一技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)和發(fā)展前景。 SiP 產(chǎn)品涉及衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、飛機(jī)、導(dǎo)彈、雷達(dá)、巨型計(jì)算機(jī)等軍事裝備，最具典型性的應(yīng)用產(chǎn)品是各種頻段的收發(fā)組件。
有一點(diǎn)值得注意的是，手機(jī)輕薄化帶來(lái) SiP 需求增長(zhǎng)。手機(jī)是 SiP 封裝最大的市場(chǎng)。隨著智能手機(jī)越做越輕薄，對(duì)于 SiP 的需求自然水漲船高。
從 2011-2015，各個(gè)品牌的手機(jī)厚度都在不斷縮減。輕薄化對(duì)組裝部件的厚度自然有越來(lái)越高的要求。
以 iPhone 6s 為例，已大幅縮減 PCB 的使用量，很多芯片元件都會(huì)做到 SiP 模塊里，而到了 iPhone8，有可能是蘋(píng)果第一款全機(jī)采用 SiP 的手機(jī)。這意味著， iPhone8 一方面可以做得更加輕薄，另一方面會(huì)有更多的空間容納其他功能模塊，比如說(shuō)更強(qiáng)大的攝像頭、揚(yáng)聲器，以及電池。
從蘋(píng)果產(chǎn)品看 SiP 應(yīng)用。蘋(píng)果是堅(jiān)定看好 SiP 應(yīng)用的公司，蘋(píng)果在之前 Apple Watch上就已經(jīng)使用了 SiP 封裝。
AppleWatch 運(yùn)用的 SiP 模組
除了手表以外，蘋(píng)果手機(jī)中使用 SiP 的顆數(shù)也在逐漸增多。列舉有：觸控芯片，指紋識(shí)別芯片， RFPA 等。觸控芯片。
在 Iphone6 中，觸控芯片有兩顆，分別由 Broadcom 和 TI 提供，而在 6S 中，將這兩顆封在了同一個(gè) package 內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了 SiP 的封裝。而未來(lái)會(huì)進(jìn)一步將 TDDI 整個(gè)都封裝在一起。
iPhone6s 中展示了新一代的 3D Touch 技術(shù)。觸控感應(yīng)檢測(cè)可以穿透絕緣材料外殼，通過(guò)檢測(cè)人體手指帶來(lái)的電壓變化，判斷出人體手指的觸摸動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。而觸控芯片就是要采集接觸點(diǎn)的電壓值，將這些電極電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)信號(hào)，并根據(jù)坐標(biāo)信號(hào)控制手機(jī)做出相應(yīng)功能的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)其控制功能。
3D Touch 的出現(xiàn)，對(duì)觸控模組的處理能力和性能提出了更高的要求，其復(fù)雜結(jié)構(gòu)要求觸控芯片采用 SiP 組裝，觸覺(jué)反饋功能加強(qiáng)其操作友好性。
iPhone 6s 中的觸控芯片 SiP
指紋識(shí)別同樣采用了 SiP 封裝。將傳感器和控制芯片封裝在一起，從 iPhone 5開(kāi)始，就采取了相類(lèi)似的技術(shù)。
iPhone 6s 中的指紋識(shí)別 SiP
RFPA 模塊。手機(jī)中的 RFPA 是最常用 SiP 形式的。 iPhone 6S 也同樣不例外，在 iPhone 6S 中，有多顆 RFPA 芯片，都是采用了 SiP。
iPhone 6s 中的 RFPA SiP
快速增長(zhǎng)的 SiP 市場(chǎng)
2013-2016SiP市場(chǎng) CAGR=15%。 2014 年全球 SiP 產(chǎn)值約為 48.43 億美元，較2013 年成長(zhǎng) 12.4%左右； 2015 年在智慧型手機(jī)仍持續(xù)成長(zhǎng)，以及 AppleWatch 等穿戴式產(chǎn)品問(wèn)世下，全球 SiP 產(chǎn)值估計(jì)達(dá)到 55.33 億美元，較 2014 年成長(zhǎng) 14.3%。2016 年，雖然智慧型手機(jī)可能逐步邁入成熟期階段，難有大幅成長(zhǎng)的表現(xiàn)，但SiP 在應(yīng)用越趨普及的趨勢(shì)下，仍可呈現(xiàn)成長(zhǎng)趨勢(shì)，因此，預(yù)估 2016 年全球 SiP 產(chǎn)值仍將可較 2015 年成長(zhǎng) 17.4%，來(lái)到 64.94 億美元。
*全球 SiP 產(chǎn)值 *
各應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)值占比
市場(chǎng)滲透率將迅速提升。我們預(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%。在輕薄化趨勢(shì)已經(jīng)確定的情況下，能完美實(shí)現(xiàn)輕薄化要求的 SiP 理應(yīng)會(huì)得到更多的應(yīng)用。不止是蘋(píng)果，我們預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)智能手機(jī)廠商也會(huì)迅速跟進(jìn)。此外，滲透率提升不單是采用 SiP 的智能手機(jī)會(huì)增多，在智能手機(jī)中使用的 SiP 的顆數(shù)也會(huì)增加。兩個(gè)效應(yīng)疊加驅(qū)使 SiP 的增量市場(chǎng)迅速擴(kuò)大。我們測(cè)算 SiP 在智能手機(jī)市場(chǎng)未來(lái)三年內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模。假設(shè) SiP 的單價(jià)每年降價(jià) 10%，智能手機(jī)出貨量年增 3%。可以看到， SiP 在智能手機(jī)中的新增市場(chǎng)規(guī)模CAGR=192%，非常可觀。
SiP 新增市場(chǎng)規(guī)模
從制造到封測(cè)——逐漸融合的 SiP 產(chǎn)業(yè)鏈
從產(chǎn)業(yè)鏈的變革、產(chǎn)業(yè)格局的變化來(lái)看，今后電子產(chǎn)業(yè)鏈將不再只是傳統(tǒng)的垂直式鏈條：終端設(shè)備廠商——IC 設(shè)計(jì)公司——封測(cè)廠商、 Foundry 廠、 IP 設(shè)計(jì)公司，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)將同時(shí)調(diào)動(dòng)封裝廠商、基板廠商、材料廠、IC 設(shè)計(jì)公司、系統(tǒng)廠商、Foundry廠、器件廠商（如 TDK、村田）、存儲(chǔ)大廠（如三星）等彼此交叉協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。未來(lái)系統(tǒng)將帶動(dòng)封裝業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，反之高端封裝也將推動(dòng)系統(tǒng)終端繁榮。未來(lái)系統(tǒng)廠商與封裝廠的直接對(duì)接將會(huì)越來(lái)越多，而 IC 設(shè)計(jì)公司則將可能向 IP 設(shè)計(jì)或者直接出售晶圓兩個(gè)方向去發(fā)展。
封裝產(chǎn)業(yè)鏈從過(guò)去的垂直式鏈條向彼此交叉協(xié)作發(fā)展
近年來(lái)，部分晶圓代工廠也在客戶(hù)一次購(gòu)足的服務(wù)需求下（TurnkeyService），開(kāi)始擴(kuò)展業(yè)務(wù)至下游封測(cè)端，以發(fā)展 SiP 等先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)打造一條龍服務(wù)模式，滿足上游 IC 設(shè)計(jì)廠或系統(tǒng)廠。然而，晶圓代工廠發(fā)展 SiP 等先進(jìn)封裝技術(shù)，與現(xiàn)有封測(cè)廠商間將形成微妙的競(jìng)合關(guān)系。
首先，晶圓代工廠基于晶圓制程優(yōu)勢(shì)，擁有發(fā)展晶圓級(jí)封裝技術(shù)的基本條件，跨入門(mén)檻并不甚高。因此，晶圓代工廠可依產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)與上游客戶(hù)需求，在完成晶圓代工相關(guān)制程后，持續(xù)朝晶圓級(jí)封裝等后段領(lǐng)域邁進(jìn)，以完成客戶(hù)整體需求目標(biāo)。
這對(duì)現(xiàn)有封測(cè)廠商來(lái)說(shuō)，可能形成一定程度的競(jìng)爭(zhēng)。由于封測(cè)廠幾乎難以向上游跨足晶圓代工領(lǐng)域，而晶圓代工廠卻能基于制程技術(shù)優(yōu)勢(shì)跨足下游封測(cè)代工，尤其是在高階 SiP 領(lǐng)域方面；因此，晶圓代工廠跨入 SiP封裝業(yè)務(wù)，將與封測(cè)廠從單純上下游合作關(guān)系，轉(zhuǎn)向微妙的競(jìng)合關(guān)系。
封測(cè)廠一方面可朝差異化發(fā)展以區(qū)隔市場(chǎng)，另一方面也可選擇與晶圓代工廠進(jìn)行技術(shù)合作，或是以技術(shù)授權(quán)等方式，搭配封測(cè)廠龐大的產(chǎn)能基礎(chǔ)進(jìn)行接單量產(chǎn)，共同擴(kuò)大市場(chǎng)。此外，晶圓代工廠所發(fā)展的高階異質(zhì)封裝，其部份制程步驟仍須專(zhuān)業(yè)封測(cè)廠以現(xiàn)有技術(shù)協(xié)助完成，因此雙方仍有合作立基點(diǎn)。
這對(duì)日月光、安靠、長(zhǎng)電等封測(cè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，尤其是亟待崛起的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)是最大的機(jī)遇。
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