SiP：面向系統集成封裝技術(shù)

集成電路的發(fā)展在一定程度上可概括為一個(gè)集成化的過(guò)程。近年來(lái)發(fā)展迅速的SiP技術(shù)利用成熟的封裝工藝集成多種元器件為系統，與SoC互補，能夠實(shí)現混合集成，設計靈活、周期短、成本低。

多年來(lái)，集成化主要表現在器件內CMOS晶體管的數量，比如存儲器。隨著(zhù)電子設備復雜程度的不斷增加和市場(chǎng)需求的迅速變化，設備制造商面臨的集成難度越來(lái)越大，開(kāi)始采用模塊化的硬件開(kāi)發(fā)，相應地在IC上實(shí)現多功能集成的需求開(kāi)始變得突出。SoC在這個(gè)發(fā)展方向上走出了第一步。但受到半導體制造工藝的限制，SoC集成的覆蓋面有固定的范圍。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )與通信技術(shù)的普及，物理層前端硬件(模擬系統)是多數系統中必要的組成，以SoC實(shí)現這類(lèi)系統的單芯片集成有明顯困難。

封裝載體與組裝工藝

是構成SiP技術(shù)要素

構成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)。后者包括傳統封裝工藝(Wirebond和Flip Chip)和SMT設備。無(wú)源器件是SiP的一個(gè)重要組成部分，其中一些可以與載體集成為一體(Embedded，MCM-D等)，另一些(精度高、Q值高、數值高的電感、電容等)通過(guò)SMT組裝在載體上。SiP的主流封裝形式是BGA。就目前的技術(shù)狀況看，SiP本身沒(méi)有特殊的工藝或材料。這并不是說(shuō)具備傳統先進(jìn)封裝技術(shù)就掌握了SiP技術(shù)。由于SiP的產(chǎn)業(yè)模式不再是單一的代工，模塊劃分和電路設計是另外的重要因素。模塊劃分是指從電子設備中分離出一塊功能，既便于后續的整機集成又便于SiP封裝。電路設計要考慮模塊內部的細節、模塊與外部的關(guān)系、信號的完整性(延遲、分布、噪聲等)。隨著(zhù)模塊復雜度的增加和工作頻率(時(shí)鐘頻率或載波頻率)的提高，系統設計的難度會(huì )不斷增加，導致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的多次反復和費用的上升，除設計經(jīng)驗外，系統性能的數值仿真必須參與設計過(guò)程。

優(yōu)化系統性能

提高集成度

與在印刷電路板上進(jìn)行系統集成相比，SiP能最大限度地優(yōu)化系統性能、避免重復封裝、縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、提高集成度。對比SoC，SiP具有靈活度高、集成度高、設計周期短、開(kāi)發(fā)成本低、容易進(jìn)入等特點(diǎn)。SiP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(gè)后道加工廠(chǎng)的狀況。未來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)中會(huì )出現一批結合設計能力與封裝工藝的實(shí)體，掌握有自己品牌的產(chǎn)品和利潤。目前全世界封裝的產(chǎn)值只占集成電路總值的10%，當SiP技術(shù)被封裝企業(yè)掌握后，產(chǎn)業(yè)格局就要開(kāi)始調整，封裝業(yè)的產(chǎn)值將會(huì )出現一個(gè)跳躍式的提高，這是我國發(fā)展有自主知識產(chǎn)權的先進(jìn)封裝技術(shù)的良好時(shí)機。

SiP技術(shù)優(yōu)勢在無(wú)線(xiàn)通信中充分顯露

SiP技術(shù)可以應用到信息產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，但目前研究和應用最具特色的是在無(wú)線(xiàn)通信中的物理層電路。商用射頻芯片很難以用硅平面工藝實(shí)現，使得SoC技術(shù)能實(shí)現的集成度相對較低，性能難以滿(mǎn)足要求。同時(shí)由于物理層電路工作頻率高，各種匹配與濾波網(wǎng)絡(luò )含有大量無(wú)源器件，SiP的技術(shù)優(yōu)勢就在這些方面充分顯示出來(lái)。目前SiP技術(shù)尚屬初級階段，雖有大量產(chǎn)品采用了SiP技術(shù)，其封裝的技術(shù)含量不高，系統的構成與在PCB上的系統集成相似，無(wú)非是采用了未經(jīng)封裝的芯片通過(guò)COB技術(shù)與無(wú)源器件組合在一起，系統內的多數無(wú)源器件并沒(méi)有集成到載體內，而是采用SMT分立器件。

在SiP這一名詞普及之前就已經(jīng)出現了多種單一封裝體內集成的產(chǎn)品，歷史原因造成了這些產(chǎn)品至今還沒(méi)有貼上SiP的標簽。最早出現的模塊是手機中的功率放大器，這類(lèi)模塊中可集成多頻功放、功率控制、及收發(fā)轉換開(kāi)關(guān)等功能。另外三維多芯片的存儲模塊，邏輯電路與存儲電路的集成也處于這種情況。

集成度較高的是Bluetooth和802.11(b/g/a)。Philips公司的BGB202 Bluetooth SiP模塊除了天線(xiàn)之外，包含了基帶處理器和所有的物理層電路，其中一部分濾波電路就是用薄膜工藝實(shí)現的(但不是在SiP的載體中，而是以一個(gè)分立的無(wú)源芯片形式出現的)。整個(gè)模塊的外圍尺寸是7mm