你是否好奇，手中的手机为何能越来越薄，功能却越发强大？这背后，SiP封装技术正扮演着革命性的角色。今天，就让我们揭开它的神秘面纱，一文掌握其核心精髓！
SiP封装技术：一文全面透视
内容基于天风电子研究，感谢分享。现在，让我们一起深入探索。
超越摩尔定律：SiP技术简析国际半导体路线组织（ITRS）定义：SiP将多个不同功能的有源电子元件、无源器件及MEMS或光学器件优先组装，形成系统或子系统的标准封装件。
从架构看，SiP集成处理器、存储器等多功能芯片于单一封装，实现完整功能。与SoC（片上系统）不同，SiP采用芯片并排或叠加封装，而SoC追求高度集成。
1.1. 摩尔定律 vs 超越摩尔：SoC与SiP对比
SiP是超越摩尔定律的关键路径。摩尔定律发展至今，行业分为两条路：一是延续摩尔，专注于CPU、内存等，占市场50%；二是超越摩尔，转向模拟/RF、电源管理等务实领域，占另外50%。
这两条路径催生了SoC与SiP。SoC是摩尔定律的产物，而SiP实现超越摩尔，两者都推动芯片小型化。
SoC与SiP相似，都整合逻辑、内存等组件。SoC从设计出发，高度集成到单芯片；SiP从封装出发，组装不同芯片及器件，形成标准封装。
集成度上，SoC通常集成AP等逻辑系统，而SiP可集成AP、移动DDR等，未来可能加入eMMC。从封装发展看，SoC曾受追捧，但成本和技术瓶颈使其遇阻，SiP因此崛起。
1.2. SiP：超越摩尔的必然之选
摩尔定律驱动芯片性能提升。在硅基半导体上，晶体管特征尺寸每18个月缩小一半，性能翻倍，成本下降。处理器和存储芯片最遵循此定律，以Intel为例，产品完美契合。
PCB板不遵摩尔定律，成系统瓶颈。十年来，PCB最小线宽仍为3 mil，几乎无进展。这限制了系统性能，例如处理器与内存连线数量不变，仅靠提高频率提升带宽，遇瓶颈。
SiP破解系统桎梏。它将多芯片和无源器件封装一体，取代PCB载体，解决走线密度限制。例如，处理器与存储芯片通过穿孔连接，突破PCB线宽，提升数据带宽。
SiP不仅是简单集成。它具开发周期短、功能多、功耗低、性能优、成本低、体积小、重量轻等优势。
SiP封装制程分引线键合和倒装焊两种。
2.1. 引线键合封装工艺
主要流程：圆片减薄→切割→芯片粘结→引线键合→等离子清洗→灌封→装配焊球→回流焊→打标→分离→检查→测试→包装。
圆片减薄：从背面研磨圆片，减薄至适合封装。随着尺寸增大，厚度增加，但轻薄化需求推动减薄。
圆片切割：减薄后划片，现代划片机自动化，用锯刀减少碎屑。
芯片粘结：芯片贴装到框架焊盘，焊盘匹配芯片大小，常用聚合物粘结剂。
引线键合：塑料封装多用金线，直径0.025-0.032mm，长1.5-3mm。键合技术包括热压焊、热超声焊，防止氧化。为降成本，研究铝、铜等替代。
等离子清洗：提高附着力，改善表面性能，处理后需清除残留物。
液态密封剂灌封：框架带置模具，塑封料预热后注入，固化后顶出，后固化提高聚合度。
植球方法：“锡膏+锡球”或“助焊膏+锡球”，前者焊接性优，控制易。
表面打标：印码识别，包括油墨或激光。
分离：以阵列组合组装后分割，锯开或冲压。
2.2. 倒装焊工艺
相比引线键合，倒装焊优点：突破焊盘中心距极限；便利电源/地线设计；缩短互联，减RC延迟，支持高频；热性能优，可加散热器；可靠性高，抗疲劳；便于返修。
流程：圆片→焊盘再分布→减薄、制凸点→切割→倒装键合、下填充→包封→装配焊球→回流焊→打标→分离→检查→测试→包装。
焊盘再分布：增加引线间距，适配倒装焊。
制作凸点：焊盘加凸点，电镀法或焊膏印刷法常用。
倒装键合、下填充：芯片倒扣安装，凸点连接基板焊盘，环氧树脂填充增强可靠性。
3.1. 核心应用领域
SiP应用广泛：无线通讯、汽车电子、医疗电子、计算机、军用电子等。
无线通讯是应用最早且最广的领域。在手机等设备中，SiP满足多功能、高性能需求，集成射频功放、控制开关等，完美解决信号处理。
汽车电子场景日益增多。例如，发动机控制单元（ECU）集成微处理器、存储器等，通过SiP整合不同工艺芯片。防抱死系统、安全气囊等也采用SiP，提升车载系统性能。
医疗电子需可靠性与小尺寸结合。例如，胶囊内窥镜将光学镜头、图像芯片、射频发射器、天线、电池等集成于SiP，满足植入式器件的高要求。
计算机领域，处理器与存储器集成。例如，GPU整合图形计算芯片和SDRAM，通过SiP封装实现高效协同。
消费电子中，SiP用于图像处理芯片、蓝牙等。图像传感器如CCD、CMOS等，通过SiP实现紧凑封装；蓝牙系统集成无线电、基带等，推动小型化。
军用电子要求高性能、小型化。SiP用于卫星、导弹、雷达等，如收发组件，满足严苛环境。
3.2. SiP：智能手机的定制解决方案
手机轻薄化驱动SiP需求。智能手机日益轻薄，SiP应用激增。从iPhone 6s到iPhone 8，SiP模块减少PCB使用，腾出空间给摄像头、电池等。
苹果产品中的SiP应用。Apple Watch已用SiP，iPhone中SiP颗数增加，如触控芯片、指纹识别、RFPA等。
触控芯片：iPhone 6s将Broadcom和TI芯片封装为SiP，未来或整合TDDI。3D Touch技术提升要求，SiP实现复杂处理。
指纹识别：传感器与控制芯片SiP封装，从iPhone 5沿用。
RFPA模块：手机中多颗RFPA芯片采用SiP，iPhone 6s为例。
苹果趋势：iPhone 7及后续机型将更多采用SiP，压缩内部空间。
SiP市场：爆发式增长4.1. 市场规模与渗透率飙升
2013-2016年SiP市场复合年增长率达15%。2014年产值48.43亿美元，2015年55.33亿美元，2016年预计64.94亿美元，增长强劲。
渗透率快速提升。智能手机中，SiP渗透率将从2016年的10%跃升至2018年的40%。轻薄化趋势下，SiP应用扩展，国内厂商跟进，叠加使用颗数增加，市场潜力巨大。
假设SiP单价年降10%，智能手机出货年增3%，则SiP在智能手机中新增市场规模复合年增长率达192%。
4.2. 产业链融合：从制造到封测
产业链变革，传统垂直链条转向交叉协作。系统厂商、封装厂、基板厂、IC设计公司等共同推动升级，高端封装与系统终端互促。
晶圆代工厂进军封测，提供一站式服务，与封测厂形成竞合。封测厂可差异化或合作，共拓市场。
4.3. SiP行业重点企业
日月光+环旭电子：日月光早购环旭电子，结合封装与模组设计，在SiP领先，获苹果订单。与华亚科、TDK合作，扩大产品线。SiP是增长动力，环旭电子获美系智能手表订单。
安靠：韩国基地发展SiP，用于影像感测器等。中国智能手机需求推动增长。
矽品：布局IC整合型SiP，以FO PoP技术为主，与手机芯片厂合作，寻求鸿海联盟。
长电+星科金朋：长电技术国际水平，收购星科金朋后全球第四，已开发RF-SIM等多产品。投入4.75亿美元扩SiP，为苹果供货，弹性大。
SiP代表行业方向。芯片发展从追求性能转向满足市场，SiP是关键路径。它实现终端轻薄、多功能、低功耗，随穿戴设备兴起需求凸显。
SiP在智能手机渗透率快速提升。市场增速超智能手机，预计2018年达40%。任何新变化在渗透前期都值得关注。
行业配置角度，SiP未完全定价，有成长空间。安靠和日月光财报显示SiP放量，苹果新机采用，国内厂商将跟进。测算2018年增量市场96亿美元，上升空间大。推荐关注长电科技、环旭电子。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第1397期内容，欢迎关注。
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