收藏 | SIP封装工艺流程( 五 ) 半导体分析赵工半导体工程师

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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.MoreMooreVSMorethanMoore——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MorethanMoore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。

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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。

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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+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。
1.2.SiP——超越摩尔定律的必然选择路径
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。

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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3mil（大约75um），到今天还是3mil ，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。