超越摩尔定律新科技！先进封装SiP技术

随着科技的不断进步，半导体行业正经历着一场由微型化和集成化驱动的变革。系统级封装（System in Package，简称SiP）技术，作为这一变革的核心，正在引领着行业的发展。SiP技术通过将多个功能组件集成到一个封装中，不仅有效节省空间，实现更高的集成度，还提高了性能，这对于追求极致性能和紧凑设计的现代电子产品至关重要。SiP被认为是超越摩尔定律的必然选择。

什么是SiP技术？

SiP（System in Package）技术是一种先进的封装技术，它允许将多个集成电路（IC）或者电子组件集成到一个单一的封装中。这种技术可以实现不同功能组件的物理集成，而这些组件可能是用不同的制造工艺制造的。SiP技术的关键在于它提供了一种方式来构建复杂的系统，同时保持小尺寸和高性能。

SiP架构 图源网络

根据国际半导体路线组织（ITRS）的定义： SiP（System-in-package）为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。

SiP技术特点

组件集成

SiP可以包含各种类型的组件，如：

数字和模拟集成电路

无源元件（电阻、电容、电感）

射频（RF）组件

功率管理模块

内存芯片（如DRAM、Flash）

传感器和微电机系统（MEMS）

SiP封装技术结构示意图 图源网络

制造工艺

SiP的制造涉及多种工艺，包括：

基板技术：提供电气连接和物理支持的基板，可以是有机材料（如PCB）或无机材料（如硅、陶瓷）。

芯片堆叠：通过垂直堆叠芯片来节省空间，可能使用通过硅孔（TSV）技术来实现内部连接。

焊接和键合：使用焊球、金线键合或铜线键合等技术来实现芯片之间的电气连接。

封装：最终的SiP模块可能采用BGA（球栅阵列）、CSP（芯片尺寸封装）或其他封装形式。SiP 封装制程按照芯片与基板的连接方式可分为引线键合封装和倒装焊两种。

SiP封装制程工艺 图源网络

设计优势

SiP技术允许设计师将来自不同制造商的最佳芯片组合在一起，实现定制化的解决方案，这种灵活性使得SiP在多样化的市场需求中具有广泛的应用前景。主要优势如以下几点：

空间优化：通过将多个组件集成到一个封装中，SiP可以显著减少电路板上所需的空间。

性能提升：SiP可以通过优化内部连接和布局来提升性能，减少信号传输延迟。

功耗降低：紧密集成的组件可以减少功耗，特别是在移动和便携式设备中。

系统可靠性：减少外部连接点可以提高系统的整体可靠性。

应用领域

SiP技术的应用领域非常广泛，包括但不限于：

智能手机和平板电脑：SiP技术使得这些设备能够在有限的空间内集成更多的功能，如高性能处理器、内存和传感器。

可穿戴设备：支持可穿戴设备的小型化设计，同时集成必要的传感器和处理能力。

物联网（IoT）设备：为IoT设备提供了一种高效的方式来集成通信模块、处理器和其他传感器。

汽车电子：随着汽车逐渐变得“更智能”，SiP技术在汽车电子中的应用也在增加，用于控制系统、导航和安全特性等。

尽管SiP技术有许多优势，但也面临一些挑战：

热管理：多个功率密集型组件集成在一起可能导致热量积聚。

设计复杂性：设计一个SiP需要多学科的知识，包括电子、机械和热学。

测试和验证：集成的系统可能需要更复杂的测试策略来确保所有组件的功能。

5G手机集成度的进一步提高，极大提升了SiP需求。SiP技术正成为半导体行业的一个重要趋势，它通过高度的集成化和微型化，为现代电子产品的设计和功能提供了新的可能性。随着技术的不断成熟和应用的不断拓展，SiP有望在未来的电子设备中扮演更加重要的角色。