一文读懂SIP与SOC封装技术 - 全文

　　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。除了既有的封测大厂积极扩大SiP制造产能外，晶圆代工业者与IC基板厂也竞相投入此一技术，以满足市场需求。

　　早前，苹果发布了最新的apple watch手表，里面用到SIP封装芯片，从尺寸和性能上为新手表增色不少。而芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升(摩尔定律)，转向更加务实的满足市场的需求(超越摩尔定律)。

　　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。

　　SIP定义

　　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。

　　SOC定义

　　将原本不同功能的 IC，整合在一颗芯片中。藉由这个方法，不单可以缩小体积，还可以缩小不同 IC 间的距离，提升芯片的计算速度。SOC称为系统级芯片，也有称片上系统，意指它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术，用以实现从确定系统功能开始，到软/硬件划分，并完成设计的整个过程。

　　SOC与SIP对比
 

　　自集成电路器件的封装从单个组件的开发，进入到多个组件的集成后，随着产品效能的提升以及对轻薄和低耗需求的带动下，迈向封装整合的新阶段。在此发展方向的引导下，形成了电子产业上相关的两大新主流：系统单芯片SOC(System on Chip)与系统化封装SIP(System in a Package)。

　　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。

　　过去的主流封装系统

　　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。

　　SIP架构是超越摩尔定律下的重要实现路径

　　现在的主流封装系统

　　SIP 不仅简单将芯片集成在一起。 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。SIP 是超越摩尔定律下的重要实现路径。

　　SOC与SIP技术趋势

　　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+mobileDDR，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。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。

　　半导体产品封装的主要占比

　　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。

　　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。