一文讀懂SIP與SOC封裝技術

　　隨著物聯網時代來臨，全球終端電子產品漸漸走向多功能整合及低功耗設計，因而使得可將多顆裸晶整合在單一封裝中的SiP技術日益受到關注。除了既有的封測大廠積極擴大SiP制造產能外，晶圓代工業者與IC基板廠也競相投入此一技術，以滿足市場需求。

　　早前，蘋果發布了最新的apple watch手表，里面用到SIP封裝芯片，從尺寸和性能上為新手表增色不少。而芯片發展從一味追求功耗下降及性能提升(摩爾定律)，轉向更加務實的滿足市場的需求(超越摩爾定律)。

　　根據國際半導體路線組織(ITRS)的定義： SIP 為將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如 MEMS 或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統。

　　SIP定義

　　從架構上來講， SIP 是將多種功能芯片，包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內，從而實現一個基本完整的功能。

　　SOC定義

　　將原本不同功能的 IC，整合在一顆芯片中。藉由這個方法，不單可以縮小體積，還可以縮小不同 IC 間的距離，提升芯片的計算速度。SOC稱為系統級芯片，也有稱片上系統，意指它是一個產品，是一個有專用目標的集成電路，其中包含完整系統并有嵌入軟件的全部內容。同時它又是一種技術，用以實現從確定系統功能開始，到軟/硬件劃分，并完成設計的整個過程。

　　SOC與SIP對比

　　自集成電路器件的封裝從單個組件的開發，進入到多個組件的集成后，隨著產品效能的提升以及對輕薄和低耗需求的帶動下，邁向封裝整合的新階段。在此發展方向的引導下，形成了電子產業上相關的兩大新主流：系統單芯片SOC(System on Chip)與系統化封裝SIP(System in a Package)。

　　SOC與SIP是極為相似，兩者均將一個包含邏輯組件、內存組件，甚至包含被動組件的系統，整合在一個單位中。

　　SOC是從設計的角度出發，是將系統所需的組件高度集成到一塊芯片上。

　　SIP是從封裝的立場出發，對不同芯片進行并排或疊加的封裝方式，將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如MEMS或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件。

　　過去的主流封裝系統

　　SIP 是解決系統桎梏的勝負手。把多個半導體芯片和無源器件封裝在同一個芯片內，組成一個系統級的芯片，而不再用 PCB 板來作為承載芯片連接之間的載體，可以解決因為 PCB 自身的先天不足帶來系統性能遇到瓶頸的問題。

　　以處理器和存儲芯片舉例，因為系統級封裝內部走線的密度可以遠高于 PCB 走線密度，從而解決 PCB線寬帶來的系統瓶頸。舉例而言，因為存儲器芯片和處理器芯片可以通過穿孔的方式連接在一起，不再受 PCB 線寬的限制，從而可以實現數據帶寬在接口帶寬上的提升。

　　SIP架構是超越摩爾定律下的重要實現路徑

　　現在的主流封裝系統

　　SIP 不僅簡單將芯片集成在一起。 SIP 還具有開發周期短、功能更多、功耗更低、性能更優良、成本價格更低、體積更小、質量更輕等優點。SIP 是超越摩爾定律下的重要實現路徑。

　　SOC與SIP技術趨勢

　　從集成度而言，一般情況下， SOC 只集成 AP 之類的邏輯系統，而 SIP 集成了AP+mobileDDR，某種程度上說 SIP=SOC+DDR，隨著將來集成度越來越高， emmc也很有可能會集成到 SIP 中。從封裝發展的角度來看，因電子產品在體積、處理速度或電性特性各方面的需求考量下， SOC 曾經被確立為未來電子產品設計的關鍵與發展方向。但隨著近年來 SOC生產成本越來越高，頻頻遭遇技術障礙，造成 SOC 的發展面臨瓶頸，進而使 SIP 的發展越來越被業界重視。

　　半導體產品封裝的主要占比

　　針對這兩條路徑，分別誕生了兩種產品： SOC 與 SIP。 SOC 是摩爾定律繼續往下走下的產物，而 SIP 則是實現超越摩爾定律的重要路徑。兩者都是實現在芯片層面上實現小型化和微型化系統的產物。

　　眾所周知的摩爾定律發展到現階段，何去何從?行業內有兩條路徑：一是繼續按照摩爾定律往下發展，走這條路徑的產品有CPU、內存、邏輯器件等，這些產品占整個市場的 50%。

　　另外就是超越摩爾定律的More than Moore 路線，芯片發展從一味追求功耗下降及性能提升方面，轉向更加務實的滿足市場的需求。這方面的產品包括了模擬/RF 器件，無源器件、電源管理器件等，大約占到了剩下的那 50%市場。