摩爾定律已“死”,這絕對是一個老生常談的話題。在拯救摩爾定律的道路上,人們挖盡心思。從設計角度出發,SoC將系統所需的組件高度集成到一塊芯片上。從封裝立場看,SiP也踩著七彩祥云回到了人們視野面前。
根據國際半導體路線組織(ITRS)的定義:SiP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或者光學器件等其他器件優先組裝到一起,實現一定功能的單個標準封裝件,形成一個系統或者子系統。從架構上來講,SiP是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現一個基本完整的功能。
籠統的概念不如偉創力總部高新技術部副總裁上官東凱,在第二屆中國系統級封裝大會上說的直白:“體積小、能模塊化設計、具有高性能表現、適用于多領域應用,還能讓企業做出差異化的優勢。”顯然,上官東凱對SiP的優勢直言不諱。此外,他還提到了SiP在物聯網領域的應用:“我們將SiP用在傳感器上,外加一些處理器等,形成一個非常典型的物聯網模組,成本得到了降低,且非常好用,不得不說SiP對物聯網是一個非常適合的技術。”
在汽車電子領域,安靠科技副總裁兼汽車電子部總經理Prasad Dhond也看到了比較廣闊的前景。
第二屆中國系統級封裝大會主會場
首先是2017年到2019年汽車銷量仍在增長,但增速開始走緩(上左1),其次每輛汽車上電子內容的上升正在推動半導體增長(上圖中),每輛車的平均半導體用量正在上升(上圖右)。并且在汽車電子部件中,傳感器、MCU、GPU、射頻、毫米波雷達等的應用,讓汽車上封裝芯片變得越來越多。
“在一個汽車上有40個系統,每個系統有250個電子元件,從元件到系統需要穩穩的把控安全與可靠性,怎么解決這個挑戰呢?” Prasad Dhond提到了四個方向,一個是在設計之處就考慮到汽車電子的使用壽命,其次需要在各個電子元件的連接性上要做的非常好,再者就是要減少系統間不必要的冗余,最后還要多重檢測,來修復每個發現的問題。“我們安靠在汽車SiP量產上已經能做到非常少甚至0的重復工作,未來目標是達到0失誤?!憋@然Prasad Dhond在汽車SiP量產上充滿信心。
舉個實例,汽車信息娛樂SiP,如上圖。第一代接插卡類器件與第二代BGA器件相比,第二代不僅面積縮小了50%,元件數量得到了減少且提到了電氣性能。比如在77GHZ雷達模塊例子上,也能看出封裝后的效果(如下圖右下角)。Prasad Dhond總結一句話:“在汽車電子方向,SiP封裝市場潛力非常巨大。”而汽車產品壽命長的特點,也讓這個技術有了更多研發空間。
那么對于有些廠商眼中開發周期非常短的產品呢?比如智能手機,SiP優勢能否發揮出來?我們在維沃移動通信有限公司高級經理/器件開發三部唐林平口中得到了不一樣的答案。
毫無疑問,高度集成絕對是智能手機行業所追求的,雖然目前手機尺寸在不斷擴大,從4.7寸到6.5寸,其實各廠商都在堅守5.5寸的長寬比例,因為手掌大小的固定,手機橫向大小已經固化,而用戶體驗讓手機不能太厚,技術原因導致手機不會太薄。功能的迭代,如單攝變雙攝、三攝,5G等的出現對主板集成度的提升提了更高的要求。
唐林平表示,在組裝行業,2018年所做到的器件最小間距為0.2毫米,而SiP能做到100微米,這樣的收益就非??捎^。
隨后唐林平舉了公司對SiP的嘗試,卻發現有點違背市場最優選擇的意思。
首先是維沃對Hi-Fi SiP的嘗試,間距從組裝0.2毫米到0.1毫米,得到的效果是節省50%的面積,性能也能差不多不變,但制造周期太長,顯然對于其公司的手機三個月開發周期來講,從手機設計到量產只有三個月,很難看到益處。
其次是WiFi的SiP嘗試,采用了和原有SOB(System on Board)同樣的BOM(物料清單),在最開始的收益非??捎^,而最終SOB與SiP占用的布板面積差值只有10%,顯然收益不高。
唐林平表示:“跟供應商進行探討相關問題,SiP的確是行業的未來,可以降低尺寸,縮短開發周期?!毕到y公司怎么看呢?唐林平只能無奈道:“我們和友商在做SiP時,需要考慮時間、成本、最終效果等一些非常重要的東西,它的未來到底怎么樣,其實存在很多可能性,但目前對于我們來說,不是太好的選擇?!?/p>
顯然“不是太好的選擇”被唐林平加上了眾多的條件限制,但你并不能否認SiP對智能終端產品的影響。比如今年蘋果發布會上亮相沒多久的Apple Watch Series 4,蘋果透過其S4 SiP突破其智能手表的性能極限——在S4處理器中采用64位雙核心CPU,帶來較其現有裝置更高2倍的性能。
再比如,去年銷量非常優異的iPhone X中,該款手機的前端模塊RF是SiP設計。據相關資料介紹,iPhone X的先進RF SiP是由博通所開發,達到了前所未見的高整合度──在單封裝中整合了18片濾波器、近30顆裸晶。
蘋果對SiP的青睞絕對是智能手機行業的風向標,此外,封測大廠日月光投控受惠于蘋果新款iPhone及Apple Watch Series 4的SiP模組訂單加持,9月份集團合并營收達392.76億元新臺幣,較8月份的355.85億元新臺幣成長10.4%??梢奡iP不僅是先進技術的必然追求,更是市場蓬勃發展的一劑猛藥。
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原文標題:SiP封裝技術“驚艷四方”,不僅僅是省錢那么簡單
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