本⽂转载⾃硬件⼗万个为什么，谢谢。
根据国际半导体路线组织(ITRS)的定义：SiP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。牙签机
从架构上来讲，SiP是将多种功能芯⽚，包括处理器、存储器等功能芯⽚集成在⼀个封装内，从⽽实现⼀个基本完整的功能。与SOC(⽚上系统)相对应。不同的是系统级封装是采⽤不同芯⽚进⾏并排或叠加的封装⽅式，⽽SOC则是⾼度集成的芯⽚产品。
1.1. More Moore VS More than Moore——SoC与SiP之⽐较
SiP是超越摩尔定律下的重要实现路径。众所周知的摩尔定律发展到现阶段，何去何从？⾏业内有两条路径：⼀是继续按照摩尔定律往下发展，⾛这条路径的产品有CPU、内存、逻辑器件等，这些产品 占整个市场的50%。另外就是超越摩尔定律的More than Moore路线，芯⽚发展从⼀味追求功耗下降及性能提升⽅⾯，转向更加务实的满⾜市场的需求。这⽅⾯的产品包括了模拟/RF器件，⽆源器件、电源管理器件等，⼤约占到了剩下的那50%市场。 针对这两条路径，分别诞⽣了两种产品：SoC与SiP。SoC是摩尔定律继续往下⾛下的产物，⽽SiP则
是实现超越摩尔定律的重要路径。两者都是实现在芯⽚层⾯上实现⼩型化和微型化系统的产物。
SoC与SIP是极为相似，两者均将⼀个包含逻辑组件、内存组件，甚⾄包含被动组件的系统，整合在⼀个单位中。SoC是从设计的⾓度出发，是将系统所需的组件⾼度集成到⼀块芯⽚上。SiP是从封装的⽴场出发，对不同芯⽚进⾏并排或叠加的封装⽅式，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。
从集成度⽽⾔，⼀般情况下，SoC只集成AP之类的逻辑系统，⽽SiP集成了AP+mobile DDR，某种程度上说SIP=SoC+DDR，随着将来集成度越来越⾼，emmc也很有可能会集成到SiP中。
自动化物流线从封装发展的⾓度来看，因电⼦产品在体积、处理速度或电性特性各⽅⾯的需求考量下，SoC曾经被
确⽴为未来电⼦产品设计的关键与发展⽅向。但随着近年来SoC⽣产成本越来越⾼，频频遭遇技术障碍，造成SoC的发展⾯临瓶颈，进⽽使SiP的发展越来越被业界重视。
1.2. SiP——超越摩尔定律的必然选择路径
视力保护器
摩尔定律确保了芯⽚性能的不断提升。众所周知，摩尔定律是半导体⾏业发展的“圣经”。在硅基半导体上，每18个⽉实现晶体管的特征尺⼨缩⼩⼀半，性能提升⼀倍。在性能提升的同时，带来成本的下
降，这使得半导体⼚商有⾜够的动⼒去实现半导体特征尺⼨的缩⼩。这其中，处理器芯⽚和存储芯⽚是最遵从摩尔定律的两类芯⽚。以Intel为例，每⼀代的产品完美地遵循摩尔定律。在芯⽚层⾯上，摩尔定律促进了性能的不断往前推进。
抗震床
PCB板并不遵从摩尔定律，是整个系统性能提升的瓶颈。与芯⽚规模不断缩⼩相对应的是，PCB板这
些年并没有发⽣太⼤变化。举例⽽⾔，PCB主板的标准最⼩线宽从⼗年前就是3 mil(⼤约75 um)，到今天还是3 mil，⼏乎没有进步。毕竟，PCB并不遵从摩尔定律。因为PCB的限制，使得整个系统的性能提升遇到了瓶颈。⽐如，由于PCB线宽都没变化，所以处理器和内存之间的连线密度也保持不变。换句话说，在处理器和内存封装⼤⼩不⼤变的情况下，处理器和内存之间的连线数量不会显著变化。⽽内存的带宽等于内存接⼝位宽 乘以内存接⼝操作频率。内存输出位宽等于处理器和内存之间的连线数量，在⼗年间受到PCB板⼯艺的限制⼀直是64bit没有发⽣变化。所以想提升内存带宽只有提⾼内存接⼝操作频率。这就限制了整个系统的性能提升。
SIP是解决系统桎梏的胜负⼿。把多个半导体芯⽚和⽆源器件封装在同⼀个芯⽚内，组成⼀个系统级的芯⽚，⽽不再⽤PCB板来作为承载芯⽚连接之间的载体，可以解决因为PCB⾃⾝的先天不⾜带来系统性能遇到瓶颈的问题。以处理器和存储芯⽚举例，因为系统级封装内部⾛线的密度可以远⾼于PCB⾛线密度，从⽽解决PCB线宽带来的系统瓶颈。举例⽽⾔，因为存储器芯⽚和处理器芯⽚可以通过穿孔的⽅式连接在⼀起，不再受PCB线宽的限制，从⽽可以实现数据带宽在接⼝带宽上的提升。
我们认为，SiP不仅是简单地将芯⽚集成在⼀起。SiP还具有开发周期短；功能更多；功耗更低，性能更优良、成本价格更低，体积更⼩，质量更轻等优点，总结如下：
SiP⼯艺分析
身份证保护套SIP 封装制程按照芯⽚与基板的连接⽅式可分为引线键合封装和倒装焊两种。
2.1.引线键合封装⼯艺
引线键合封装⼯艺主要流程如下:
圆⽚→圆⽚减薄→圆⽚切割→芯⽚粘结→引线键合→等离⼦清洗→液态密封剂灌封→装配焊料球→回流焊→表⾯打标→分离→最终检查→测试→包装。
圆⽚减薄是指从圆⽚背⾯采⽤机械或化学机械(CMP)⽅式进⾏研磨，将圆⽚减薄到适合封装的程度。由于圆⽚的尺⼨越来越⼤，为了增加圆⽚的机械强度，防⽌在加⼯过程中发⽣变形、开裂，其厚度也⼀直在增加。但是随着系统朝轻薄短⼩的⽅向发展，芯⽚封装后模块的厚度变得越来越薄，因此在封装之前⼀定要将圆⽚的厚度减薄到可以接受的程度，以满⾜芯⽚装配的要求。
圆⽚减薄后，可以进⾏划⽚。较⽼式的划⽚机是⼿动操作的，现在⼀般的划⽚机都已实现全⾃动化。⽆论是部分划线还是完全分割硅⽚，⽬前均采⽤锯⼑，因为它划出的边缘整齐，很少有碎屑和裂⼝产⽣。橡胶发泡鞋底
已切割下来的芯⽚要贴装到框架的中间焊盘上。焊盘的尺⼨要和芯⽚⼤⼩相匹配，若焊盘尺⼨太⼤，则会导致引线跨度太⼤，在转移成型过程中会由于流动产⽣的应⼒⽽造成引线弯曲及芯⽚位移现象。
贴装的⽅式可以是⽤软焊料(指 Pb-Sn 合⾦，尤其是含 Sn 的合⾦)、Au-Si
低共熔合⾦等焊接到基板上，在塑料封装中最常⽤的⽅法是使⽤聚合物粘结剂粘贴到⾦属框架上。
在塑料封装中使⽤的引线主要是⾦线，其直径⼀般为0.025mm~0.032mm。引线的长度常在1.5mm~3mm之间，⽽弧圈的⾼度可⽐芯⽚所在平⾯⾼ 0.75mm。
键合技术有热压焊、热超声焊等。这些技术优点是容易形成球形(即焊球技术)，并防⽌⾦线氧化。为了降低成本，也在研究⽤其他⾦属丝，如铝、铜、银、钯等来替代⾦丝键合。热压焊的条件是两种⾦属表⾯紧紧接触，控制时间、温度、压⼒，使得两种⾦属发⽣连接。表⾯粗糙(不平整)、有氧化层形成或是有化学沾污、吸潮等都会影响到键合效果，降低键合强度。热压焊的温度在 300℃~400℃，时间⼀般为
40ms(通常，加上寻键合位置等程序，键合速度是每秒⼆线)。超声焊的优点是可避免⾼温，因为它⽤20kHz~60kHz的超声振动提供焊接所需的能量，所以焊接温度可以降低⼀些。将热和超声能量同时⽤于键合，就是所谓的热超声焊。与热压焊相⽐，热超声焊最⼤的优点是将键合温度从 350℃降到250℃左右(也有⼈认为可以⽤100℃~150℃的条件)，这可以⼤⼤降低在铝焊盘上形成 Au-Al ⾦属间化合物的可能性，延长器件寿命，同时降低了电路参数的漂移。在引线键合⽅⾯的改进主要是因为需要越来越薄的封装，有些超薄封装的厚度仅有
0.4mm 左右。所以引线环(loop)从⼀般的200 μ m~300 μ m减⼩到100μm~125μm，这样引线张⼒就很⼤，绷得很紧。另外，在基⽚上的引线焊盘外围通常有两条环状电源 / 地线，键合时要防⽌⾦线与其短路，其最⼩间隙必须>625 μ m，要求键合引线必须具有⾼的线性度和良好的弧形。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议