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首先，先进封装是一个相对的概念，今天的先进封装在未来可能成为传统封装。# q! r5 v1 \3 A+ i8 H5 O8 Y) S7 V! ]
' P8 q/ H1 o% u) d5 y: p8 R我们提到了SiP的三个新特点，因为先进封装和SiP的高度重合性，这篇文章里，我们从先进封装的角度重新解读一下这具有重大意义的“三个新特点”。: L& A$ ^3 g. V! b
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传 统 封 装
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1947年，随着晶体管的发明，人类迎接信息时代的到来，电子封装也同时出现了，在主角耀眼的光环下，配角只能默然无声。
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3 R- M6 w7 l2 ~! N晶体管的发明举世瞩目，并于9年后获得1956年诺贝尔物理学奖，而电子封装是谁发明的至今都难以追溯！, Y" I7 u! s: O' Q+ ^
+ j4 Y; z* ]+ K' t1 i8 h/ d传统封装的功能主要有三点：芯片保护、尺度放大、电气连接，并且在长达70多年的时间里始终充当配角，默默地为芯片服务。$ o, E u* T7 R8 O
' z2 }% M; P0 u芯片保护 Chip protection
$ T, T$ A9 ~- ^+ `# b& p因为芯片本身比较脆弱，没有封装的保护，很容易损坏，连细小的灰尘和水汽都会破坏它们的功能，因此需要封装进行保护。
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0 {; {: j& Q% z( h$ p3 r _; A尺度放大 Scale Expansion % k( f) p8 p3 D% g5 U% N! C; d
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因为芯片本身都很小，其内部的连接更加微小，通过封装后进行尺度放大，便于后续PCB板级系统使用。4 }# ^, \3 c: T2 m, Q, B+ Y
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电气连接 Electric Connection
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) ~0 k9 n- E9 a无论芯片内部多么复杂和精密，总是需要和外界进行通讯的，通过封装，芯片和外界电气连接，进行信息交换。
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从1947年诞生至今，电子封装对整个电子系统的发展起了重要且不可或缺的作用，虽然一直在幕后充当配角，但始终持志不渝地陪伴着芯片，支撑着芯片，保护着芯片，一起见证着摩尔定律所带来的伟大时代！1 r* G! V. n: ?0 X( X
2 Q- x1 o! S$ u# M* X今天，为什么当了几十年配角的电子封装会从幕后走向台前，成为业界瞩目的焦点？
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% @" P" c& N# o3 ?& l从下面的文字中，你或许能找到最终的答案。3 E- d' t" R2 S& k2 q8 V
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, s, b& u! V0 p 先 进 封 装
" j0 R Z. U/ \! j4 G( C9 l* t1 F电子产品之所以能为人类服务，并不在于其采用多么先进的工艺，而在于其功能(Function) 是否满足人们的需要，因此，能否影响设备的功能则是判断其重要性的关键依据。* X& ^. U- ~2 R% G% a2 i
在传统封装时代，由于上面提到的传统封装的三个功能特点，封装本身并不会使芯片的功能产生任何变化。然而，到了先进封装和SiP时代，这种情况发生了重大的改变！( ^$ p; m W! Z- T, O" w- V" D
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什么样的重大改变呢？我们就需要了解先进封装的三个新特点。- v- x, o" M0 x1 _
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提升功能密度 (Increase Function Density)
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' R) ~7 w; X$ u1 d( o9 Z) z6 h功能密度是指单位体积内包含的功能单位的数量，从SiP到先进封装，最鲜明的特点就是系统功能密度的提升。（关于功能密度的详细解释，可参考电子工业出版社新书《基于SiP技术的微系统》第1章的内容）
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通过下图，我们就能直观地理解功能密度的含义，下图为应用在航天器中的大容量存储器，左侧为进口的传统存储器，右侧为国内新研发的存储器，实现完全相同的功能，新存储器的体积只有传统存储器的1/4，因此，其功能密度为传统存储器的4倍。0 k a2 v' N" b. A& Q/ @5 Y
功能密度（Function Density)，是一个相对宽泛的概念，在存储器中，可理解为存储密度，并且在其他类型器件中，也同样适用。
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缩短互联长度 (Shorten Interconnection Length)
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9 h) Y: `8 a9 l& U( C( `/ O6 T在传统封装中，芯片之间的互联需要跨过封装外壳和引脚，常常会达到数十毫米甚至更长，如此长的互联会造成较大的延迟，严重影响系统的性能，并且将过多的功耗消耗在了传输路径上。& c+ P! u6 O9 j$ x4 H
先进封装将芯片之间的电气互联长度从毫米级（mm）缩短到了微米级（um）。互联长度的缩短，带来的好处就是性能提升，功耗降低。3 B# `: y Z) c: v
3 n$ D8 y% y8 \$ m这一点，通过HMB和DDRx的比较大家就能看得很明白。和DDR5相比，HBM性能提升超过了3倍，但功耗却降低了50%。
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9 `5 ]6 b/ D( z$ f# q进行系统重构 (Execute System Restruction) 3 X, [' _/ _' ~5 Y' O
重点来了，系统重构才是先进封装从幕后走向台前的重要推手。
1 M9 i' J+ o6 M: _+ o+ x# x7 B系统重构只发生在系统的多个元素之间。只要是多个芯片，并且之间进行了互联，就会产生功能的改变，我们称之为系统重构。
; B+ Z; H1 L3 e" t$ B! B传统封装时代，电子系统的构建多是在芯片级（SoC）或者是在板级（PCB）进行，先进封装时代，在一个封装内构建系统并进行优化，我们称之为封装级系统重构，Chiplet技术、异构集成技术就是封装级系统重构的典型代表。5 U6 }: u4 u. l' ~! n8 ?& B, l4 a/ r6 c
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) w9 k9 E6 V0 s6 g; k+ Z 总 结
2 e4 n, { Q e: X( J; q先进封装属于电子封装，因此传统封装的三个功能先进封装也都具备，此外，相对于传统封装，先进封装又增加了三个新的特点：提升功能密度，缩短互联长度，进行系统重构。
1 h# D3 k6 Q# f% M$ v! U这三个新特点给先进封装带来的优势就是：提升系统性能，降低整体功耗！( |0 R# w) v0 B4 A; L
当今，先进封装已经成为的行业热点，芯片大佬们如TSMC、SAMSUNG、Intel、AMD纷纷入局，推出自己的先进封装技术，面对此情此景，传统的封测厂OSAT会不会有些瑟瑟发抖呢？ r0 p5 r3 K! I; ?. S4 e
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有一句网络流行语：“走自己的路，让别人无路可走！” 今天我们拿来改造一下：“当别人无路可走的时候，建议他们走这条路！”
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虽然时代的发展还远没到这一步，但从目前来看，随着芯片上集成和PCB上集成的路越走越窄的时候，封装内集成（先进封装和SiP）这条路目前显得更宽一些而已！
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当主角的光环已经逐渐暗淡，是不是该配角上场了？是的，当主角的光环渐渐褪尽，配角有一天也会成为主角！
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1 X5 V) y* ^/ ?+ ?; ~9 V芯片对封装说：去吧，亲爱的，该你上台了！
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- e3 V8 @$ }4 |2 a3 G! U0 n+ A% ]' S4 i封装对芯片说：70多年的默默陪伴，我终于从幕后走向了台前，并且，我们还会一起走下去，因为我始终是你的保护者和坚实的后盾！
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合：走吧，我们一起！: q; ^$ l3 ]' ]: H: r
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发表于 2021-7-26 10:18
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