早在上世紀美國就開始率先進行系統(tǒng)級封裝技術(shù)研究,但當(dāng)時SiP并沒有得到大范圍應(yīng)用。而在幾十年后的今天,SiP被蘋果帶“火”,設(shè)計、制造、材料、封裝、測試、系統(tǒng)廠商紛紛展開對SiP的追捧。這是為什么呢?
集微網(wǎng)消息,自從蘋果公開宣布在iWatch智能手表中采用SiP(系統(tǒng)級封裝)技術(shù)后,便一直是SiP技術(shù)最好的踐行者,iPhone X中SiP占比已高達38%。當(dāng)然,蘋果的“帶貨”能力也絕對是名不虛傳的,如今SiP已成為眾廠商追捧的“新星”。
在本月由博聞創(chuàng)意舉辦的“第二屆中國系統(tǒng)級封裝大會”上,不乏設(shè)計、制造、材料、封裝、測試、系統(tǒng)廠商參會,例如安靠、日月光、賀利氏、漢高電子、NI、芯禾科技、華為等,這標(biāo)志著SiP生態(tài)越來越完善。
其實,從誕生時間來看,SiP并非新星。早在上世紀美國就開始率先進行系統(tǒng)級封裝技術(shù)研究。SiP的前身是多芯片模塊MCM,MCM最初被開發(fā)用于數(shù)據(jù)存儲,例如在1960~1970年的氣泡存儲器,以及特定的軍事/航空航天電子設(shè)備。由于當(dāng)時摩爾定律向前推進很順暢,可輕松且便宜地將所有組件放在單一芯片上實現(xiàn),因此SiP封裝方案并沒有得到大范圍采用。
如今,根據(jù)摩爾定律去提高芯片集成度正變得越來越困難,認為“摩爾定律已死”的人越來越多。SiP已成為業(yè)界公認的“超越摩爾定律”路徑的摩爾定律拯救者。SiP因摩爾定律被遺忘,又因摩爾定律被追捧。
SiP可以理解成微型的PCB。SiP從封裝的角度出發(fā),通過并排、堆疊等形式將不同芯片組合在一起,并封裝在一個系統(tǒng)內(nèi)。用一個公式對SiP進行描述即
SiP=SoC+DDR/eMMC +……
眾所周知,PCB是不遵循摩爾定律的,面對PCB布線密度難以提高、器件組裝難度日益加大等亟需解決的問題,與PCB有著相似設(shè)計思路SiP便成為高端PCB的“替代品”。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。
英特爾中國研究院宋繼強院長曾表示,摩爾定律的經(jīng)濟效益將繼續(xù)存在。“CMOS縮放+3D工藝技術(shù)+新功能”就等于摩爾定律的未來。對于這種“混搭”的模式,英特爾通過“嵌入式多芯片互連橋接”(EMIB)封裝技術(shù)來實現(xiàn),該技術(shù)可以促進多個裸片(Die)封裝之間的高速通信。
在由博聞創(chuàng)意舉辦的“第二屆中國系統(tǒng)級封裝大會”上,華為硬件協(xié)同設(shè)計實驗室首席架構(gòu)師吳伯平表達了宋繼強院長的共同觀點。吳伯平表示,盡管封裝也在追趕摩爾定律的速度,但因為封裝有多樣性,封裝與摩爾的趨勢并非完全一致的。現(xiàn)在的一個趨勢就是把很多芯片(Die)封裝在一個大芯片內(nèi),這種“組合”的方式是未來的大趨勢。
臺積電也通過先進封裝上布局來以持續(xù)替摩爾定律延壽,例如SoIC先進封裝技術(shù)。SoIC(System-on-Integrated-Chips)即系統(tǒng)整合單芯片,該技術(shù)預(yù)計在2021年進行量產(chǎn)。
根據(jù)臺積電在之前技術(shù)論壇上的說明,所謂SoIC是一種創(chuàng)新的多芯片堆棧技術(shù),能對10nm以下的制程進行晶圓級的接合技術(shù)。該技術(shù)沒有突起的鍵合結(jié)構(gòu),因此有更佳的運行性能。可以理解成晶圓對晶圓(Wafer-on-Wafer)的接合(Bonding)技術(shù)。
從概念來看,英特爾EMIB、臺積電SoIC似乎是SiP,但名字卻不同。
集微網(wǎng)記者在由博聞創(chuàng)意舉辦的“第二屆中國系統(tǒng)級封裝大會”上采訪了多位業(yè)內(nèi)人士,他們一致表示,英特爾EMIB、臺積電SoIC都是SiP技術(shù),未來會有更多的SiP技術(shù)新“名詞”出現(xiàn),不同廠商會針對自身技術(shù)提出自己的SiP技術(shù)命名。對于不同廠商的SiP技術(shù),其差別在于制程工藝。***內(nèi)業(yè)人士向集微網(wǎng)記者表示,臺積電把封裝制程用半導(dǎo)體設(shè)備在做,其SiP技術(shù)的優(yōu)勢在于晶圓級封裝,技術(shù)成熟、良率高,這是其他廠商難以做到的。
至今國際上還沒有統(tǒng)一的SiP技術(shù)標(biāo)準,這在一定程度上妨礙了SiP技術(shù)的推廣應(yīng)用。目前看,SiP已不僅僅是封裝廠商的狂歡,隨著產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商在SiP領(lǐng)域發(fā)力,軟件、IC、封裝、材料和設(shè)備等廠商之間的合作也會越來越密切,SiP也將在消費電子、通信等多個領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
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