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“SiP”这个词,相信大家一定不会陌生。随着物联网时代来临,全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计,因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的SiP技术日益受到关注。但事实上,大部分行外人士,对SiP知之甚少。即使是学了N年专业知识,但工作中要面对SiP封装技术的新人,估计也是一脸懵。$ I+ z( g3 k0 ?# I3 [7 t$ V
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SiP是什么?
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* P6 J% K; `( e/ d, R根据国际半导体路线组织(ITRS)的定义: SiP(System-in-package)为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件,形成一个系统或者子系统。
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简单点说,SiP模组是一个功能齐全的全系统或子系统,它将一个或多个IC芯片及被动元件整合在一个封装中,从而实现一个基本完整的功能。
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其中IC芯片(采用不同的技术:CMOS、BiCMOS、GaAs等)是Wire bonding芯片或Flipchip芯片,贴装在Leadfream、Substrate或LTCC基板上。9 H! e. Y* n6 ]1 D7 `3 R* O: Q! D1 K
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被动元器件如RLC、Balun及滤波器(SAW/BAW等)以分离式被动元件、整合性被动元件或嵌入式被动元件的方式整合在一个模组中。
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下图是Apple watch的内部的S1模组,就是典型的一个全系统SiP模块。它将AP、BB、WiFi、Bluetooth、PMU、MEMS等功能芯片以及电阻、电容、电感、巴伦、滤波器等被动器件都集成在一个封装内部,形成一个完整的系统。6 @5 r, p& g- u4 O! ^
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Apple watch S1 SiP模组
, h4 T K c0 c而一些子系统,只实现部分功能的系统,也被称为SiP。
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SiP有什么特点? 6 I3 O' P$ X5 n7 v3 F6 D4 J* S
了解了SiP的定义,那么它有什么特点呢,也就是说,大家为什么要关注SiP?
" b# S: S5 s0 O; {SiP的特点简单来讲可总结为以下几点:( O' F! d! y& l) ?) Q1 p4 e3 b
1.尺寸小
3 o3 Z# \) a4 U# Q8 K7 t在相同的功能上,SiP模组将多种芯片集成在一起,相对独立封装的IC更能节省PCB的空间。" M( Y& \3 L r1 s8 Z
% e4 l4 i# T( j% e, E- ^' I2.时间快- C4 s1 i+ i) @* ?; G' I5 P" f
SiP模组本身是一个系统或子系统,用在更大的系统中,调试阶段能更快的完成预测及预审。
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2 S- h, p4 l0 w; n+ n3.成本低! i7 Z: x2 h/ f
SiP模组价格虽比单个零件昂贵,然而PCB空间缩小,低故障率、低测试成本及简化系统设计,使总体成本减少。
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4.高生产效率6 u: C/ m! t# J2 X
通过SiP里整合分离被动元件,降低不良率,从而提高整体产品的成品率。模组采用高阶的IC封装工艺,减少系统故障率。
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5.简化系统设计
, z7 q8 j' x5 }/ y) @, |8 u* bSiP将复杂的电路融入模组中,降低PCB电路设计的复杂性。SiP模组提供快速更换功能,让系统设计人员轻易加入所需功能。
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6.简化系统测试
7 ?: Z# ?9 g' j$ S5 q, P4 RSiP模组出货前已经过测试,减少整机系统测试时间。
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- R3 c+ A0 d! g; z! B1 D7.简化物流管理+ }- Y. l, i3 K
SiP模组能够减少仓库备料的项目及数量,简化生产的步骤。
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$ a' F) W1 A! k拥有这么多优点的SiP,可想而知它的应用范围也是非常的广。
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" T! q& m" Q! C" a4 PSiP的应用
$ _' ]( }4 e9 z% f: {1 Y" iSiP技术与我们的生活密不可分,像手机、电脑、相机等里都有SiP技术。不仅如此,它的范围也已经从3C产品扩展到医疗电子、汽车电子、军工以及航空航天等领域。我们常闻的Apple Watch、Google Glass、PillCam(胶囊内窥镜)等都得益于SiP技术的发展。3 {0 f$ a$ }6 \
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如何研发一款SiP? 那SiP应用范围如此之广,是不是意味着研发一款SiP就很容易呢?
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6 K6 y* T, g/ x h3 k, @近年来,随着设备小型化的发展,业界对芯片的封装形式有了新的需求,尤其是物联网等应用的发展,让SIP封装技术逐渐成为主流。物联网企业需要SIP封装!
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但SiP封装的研发是一个系统性的工程,不仅包含电性能、热性能、机械性能、可靠性的设计,还有材料、工艺的选择,更需要对周期、成本、供应链、风险进行精确的控制……这些都对从业人员的专业程度提出了高标准、高要求。
$ u, l( A' }( \9 `/ r" L而物联网企业主要以云平台、软件、服务为核心,SiP则跨步到了半导体行业,半导体的技术并非他们所擅长。若能有一个平台,将物联网企业与SiP技术相结合,对物联网市场来说,极有帮助。
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