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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。
, L& S' y7 ~; y0 G4 j: X1 aSiP是什么? ' T) l" _2 T0 K8 F7 W% q
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。
. ]! B5 ^& m7 N* L- s. C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。 , B3 C0 Q$ j* e: w' C3 o
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。
4 i$ d1 t# j; z1 f' d, L3 I9 A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。 + o" L' V* Z" r, r
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 w; n! `8 [! _3 o3 A
|" k, M: E" M8 I* i! Z0 oApple watch S1 SiP模组
# g1 h( y0 p: F7 ^而一些子系统,只实现部分功能的系统,也被称为SiP。 # E8 W. U' w: B$ t4 r
SiP有什么特点? U$ i) O7 d# Y: b! `
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? SiP的特点简单来讲可总结为以下几点: 1.尺寸小 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。
' i4 ~% v1 Z+ a4 j j _/ S2.时间快 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。
$ a+ X$ |6 d; E) @3.成本低 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。 * i- H) @7 W( \- s2 ~( H6 ]
4.高生产效率 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。
x4 R: f# I0 R8 a* X5.简化系统设计 SiP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。
* @4 p6 `, t) O, C' i$ v3 c6.简化系统测试 SiP模组出货前已经过测试,减少整机系统测试时间。
* z3 `. u; \, v2 Y9 F O s+ I* P7.简化物流管理 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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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。
6 g T" G/ f% X F) aSiP的应用
1 _1 ?. R4 p: Q2 lSiP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。 & D( p. r$ A) y) R9 s( p; N
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( T. z C: r" [) { lSiP的应用范围
5 l; g+ p5 J2 V% s- I: j% [+ b$ b如何研发一款SiP?
2 u# L- E* b. J& w6 K2 w- f: T0 O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? , _. `6 ]+ [5 i: C0 [( v
并不是! 4 T" A* B8 u# }
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!
9 ]8 A; W7 @0 w# m+ V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。 : I* N1 V5 o; A- U; x. B, x, ?
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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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