系统级封装SiP在PCB的设计优势

随着高运算力的需求，系统级封装SiP客制化与高集成化的需求越趋增长，尤其是高密度整合后的系统级封装SiP有效连接晶圆到系统，是内连、整合、智能化的最佳解决方案，将带来更多应用上的优势，实现更高的经济效益。

日月光中坜厂SiP产品开发部部门经理杨绍纶日前在SiP China 2022苏州会议上指出，以TWS无线蓝牙耳机为例，在耳机狭小的空间里整合处理器、天线、传感器、电池、光学感应等面临多重挑战，包括电路设计时避免MCU、RF、电源以及喇叭之间的干扰，如何避免讯号同时在有限的体积内运作而干扰，目前的解决方案主要有以下3种：

1. 硬板(Rigid-PCB)

具有稳定的技术及高可靠性等优势，缺点是无法适应所有形状的耳机，3D结构分配灵活性低，需提高抗干扰能力

2. 软板(Rigid-Flex)

具有高灵活性、可匹配不同形状的耳机等优势，但是其基板层数有限，无法很好地隔离讯号、设计复杂等

3. 软硬结合板(Flex)

兼具硬板和软板的优势，具有非常出色的灵活性与可弯曲性，但在实际应用中会出现层堆栈能力有限、制程时间长、成本高等问题

日月光FPC系统级封装平台

以睡眠豆为例，日月光FPC系统级封装平台将六轴传感器、麦克风及天线等整合在软板上，只需2层软板即可完成所有功能的集成，并且没有讯号之间互相干扰与底噪问题，透过内结构的设计，把每个功能分布在其所需的位置上，使耳机组装更加迅速、简易。

系统级封装SiP在PCB硬板上同样具有独特的优势。当系统级封装SiP把信号整合在硬板上后，硬板上所需要的节点只剩下8个，即只需在这8个节点焊上各自所需功能的线即可完成耳机组装，使耳机成品集结更多的功能、更多不同的外形，让消费者有更多的选择方案。

系统级封装在硬件设计中的优势

QFN封装和BGA封装有很多I/O，因此基板设计的层数在实际制程时要求更高，但如果把主要器件的功能整合到系统级封装SiP之后，软板可以节省到只需两层即可把各个功能分布到其所在位置上，甚至可达到更宽松的基板技术需求，如线宽线距的需求等，让客户有多样性的选择。

在设计时长上，以往产品的设计时长大致需要20周，但是运用系统级封装SiP解决方案可缩短设计时长至五周，大大缩短产品上市时程。以TWS SiP在实际应用为例，藉由声讯号测量可看到系统级封装SiP可解决天线、喇叭、麦克风在耳机内距离过近并同时运作造成的干扰, 让耳机底噪问题降到最低。

TWS无线蓝牙耳机使用蓝牙2.4G频段运作，但是在一些特定应用场景例如疫情防控、居家办公、在线观影等对网速要求不断提高，频率需达到WiFi6的6G，甚至WiFi7的7G。频率越高，讯号之间的互相干扰也随之提高，模拟分别在PCB基板与系统级封装SiP上做电路设计实验，显示在系统级封装SiP上的电路设计干扰会大大降低，大幅改善终端产品的使用体验。

系统级封装SiP微型化有著体积小、薄、讯号整合佳以及电池寿命管理佳等优势，但同时面临信号的调整度、散热需求、机械结构的外形大小与厚度，甚至供应链管理等挑战。日月光在系统级封装SiP领域耕耘多年，依靠扎实的工艺技术和突出的科技研发能力，为终端产品提供从设计、制造至营运的全面封装整合方案，与客户共同实现创新应用。

编辑：黄飞