SiP設計趨勢

隨著世界的高速發展，人們對于電子產品的需求越來越強烈，越來越多樣化。以消費品為例來看的話，電子產品集成度在變高，芯片尺寸在變小，單位面積的芯片實現的功能在變多，實現的效率在變快。當這樣的需求傳導到整個半導體行業時，每個細分的子行業和公司會提出不同的解讀和方案。目前，這樣的需求被分解得到的結果是：數字IC設計越來越復雜，晶圓工廠制造的Chip尺寸越來越小，封裝廠把更多的芯片一起塑封，PCB的尺寸及貼片組裝能力也在趨近極限。

面對芯片的小型化和多功能化，業內一直存在SoC與SiP兩種方案的不同爭議．

SoC(System on Chip) 將各個功能的IC，整合在一顆芯片中。這種方法，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。但是在實現的過程中，有許多現實的困難。首先是原來各個功能的IC整合在一起時會不會有相互干擾，這需要從頭研究，另外，多個IC的整合就相當于增加了多個維度的變量，這會導致工作量成倍增加。最后，在IC設計中有許多固有的IP需要得到授權才可以使用。綜合以上難度，再考慮到制造芯片動輒就上千萬美金起步的投入，這令很多芯片設計公司不得不慎之又慎。

作為替代方案，SiP(System in Package)卻顯得經濟實惠。和SoC不同，SiP是購買其它公司已經封裝完成的IC，如此就減少了IP授權這一步，明顯減少設計成本。而且，因為是各自獨立的IC，相互間的干擾也會大幅降低。最后在投放市場方面，因為減少了很多前端晶圓制造的需要，所以能夠明顯縮短產品上市時間。

SiP的優勢

當前SiP的發展中有一個主要的對比產品是原來的PCB板件產品，即將以前在PCB板件上實現的功能現在縮小到SiP級別實現，從而達到小型化高集成度的目標。作為對比，SiP有以下幾個優勢：

• SiP模塊的面積、體積有效減小，使PCB板面積大大減小

• 從板級電路變成一顆SiP模塊，面積減小，抗振動能力顯著提升

• 內部互聯線變短，芯片和芯片之間取消封裝引腳，取而代之的是鍵合線及基板上的導線，寄生電容、電阻、電感數量級減小，因此功耗、傳輸延時也會隨之降低，顯著地提升了電路的電性能

• 傳輸路徑變短，對外產生的干擾也相對減小，可降低噪聲和EMI問題

SiP設計挑戰

鑒于系統對性能、功耗、密度的要求越來越高，SiP開始更多地使用2.5D/3D/晶圓級先進封裝工藝，包含先進封裝工藝的SiP是一個集成了各種有源和無源器件、結構復雜的高性能系統，普遍具有多芯片集成、三維芯片堆疊、硅通孔等帶來的諸多技術上的挑戰。

一、設計與仿真的挑戰：從電路原理設計、芯片如何堆疊、多層基板設計、電性能仿真、散熱問題分析等，芯片設計公司或者傳統封裝設計者以前無需考慮這么多問題，因此遇到這么多設計挑戰會變的無法勝任。

二、設計團隊的稀缺：先進封裝工藝出現了硅基設計，這對傳統封裝設計者來說是陌生的元素。對于IC設計者，系統電路設計、板級設計、先進封裝也都不是他們擅長的。PCB專家在設計SiP基板時，會發現更多的問題，設計寄生參數、散熱、應力等等。行業內有經驗的SiP與先進封裝設計設計團隊相當稀缺和昂貴，導致很多客戶有想法和計劃，但設計與管理團隊的組建遭遇困難，從而導致落地進度相當慢。

三、先進封裝的產能匱乏：SiP封裝里往往具有很多不同功能的裸芯片，這些芯片的來源對于設計者來講是一個非常頭疼的問題。因為芯片廠商對裸芯片出貨的把控很嚴，很多公司甚至禁止出售，加上貿易戰的影響，用戶想拿到裸芯片的難度非常大。另外，SiP/先進封裝產品一般生產量不大，大部分是打樣做方案驗證，加上近幾年封裝廠超負荷運轉，大的封裝廠往往不愿意接該類訂單。我們很多客戶在規劃SiP產品時，普遍都遇到了這個問題，并向我們尋求可以接受小批量、打樣的封裝廠資源。

圖元SiP設計服務

上海圖元作為一家集成電路與電子系統研發綜合服務提供商，我們提供SiP及3D-IC/2.5D-IC先進封裝的設計與生產一站式服務。專業的Sip與先進封裝設計團隊，設計過各種功能的SiP產品，從消費級到工業級涵蓋了各行各業，能為客戶提供快速高效低成本的設計方案。作為Cadence官方授權的戰略合作伙伴，技術團隊擁有業界領先的全流程EDA工具及使用經驗，可以提供完整的芯片/封裝/系統Co-Design和多物理場封裝系統分析，我們的仿真工程中心具備SiP/先進封裝需要的SI/PI/EMC/熱/結構分析能力，提供從封裝到系統級仿真的整體解決方案。

在多年的封裝項目實施過程中，圖元封裝工程團隊積累了良好的裸芯片資源供應鏈，可以幫助客戶解決部分裸芯及物料采購問題。在與客戶的合作中，我們長年積極拓展封裝加工與測試資源，特別是針對復雜的SiP、先進封裝，擁有了豐富且穩定的封裝廠資源，包括多家具備晶圓級/SiP生產能力的封裝廠，還包括多家功率、汽車、IGBT、射頻封裝廠資源，可以很好地滿足客戶打樣快封或量產需求。我們擁有優質高效的封裝制造與測試項目管理體系，具備針對快封和量產的專業管理能力，提供多維度封測服務，保證客戶項目順利高質量地完成封測。

圖元SiP設計服務優勢：

• 一站式服務：經過多年的SiP開發經驗，建立了完整的SiP開發及生產一站式服務。

• 專業的EDA使用經驗：作為Cadence代理，SiP設計仿真全流程工具應用經驗豐富、專業程度高。

• 優質裸芯資源：快速拿到需要的裸芯，幫助客戶迅速確定方案設計。

• 先進的封裝加工：與多家國內外主流的封裝廠建立了長期合作，提供最先進、最全的封裝加工，滿足打樣和量產需求。

• 高性價比：低設計費用、低NRE費用，高性價比加工。