SIP封裝
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-15
SIP封裝的實例教程
摘要：
系統級封裝（SIP）技術從20世紀90年代初提出到現在，經過十幾年的發展，已經能被學術界和工業界廣泛接受，成為電子技術研究新熱點和技術應用的主要方向之一，并認為他代表了今后電子技術發展的方向，SIP封裝工藝作為SIP封裝技術的重要組成部分，這些年來在不斷的創新中得到了長足發展，逐漸形成了自己的技術體系，值得從事相關技術行業的技術人員和學者進行研究和學習，文章從封裝工藝角度出發，對SIP封裝制造進行了詳細的介紹，另外也對其工藝要點進行了詳細的探討。
一、前言
系統級封裝（system in package，SIP）是指將不同種類的元件，通過不同種技術，混載于同一封裝體內，由此構成系統集成封裝形式。該定義是通過不斷演變、逐漸形成的。開始是單芯片封裝體中加入無源元件（此時封裝形式多為QFP、SOP等），再到單個封裝體中加入多個芯片。疊層芯片以及無源器件，最后發展到一個封裝構成一個系統（此時的封裝形式多為BGA、CSP）。SIP是MCP進一步發展的產物，二者的區別在于：SIP中可搭載不同類型的芯片，芯片之間可以進行信號取放和交換，從而以一個系統的規模而具備某種功能；MCP中疊層的多個芯片一般為同一種類型，以芯片之間不能進行信號存取和交換的存儲器為主，從整體上來說為一多芯片存儲器。
展開 摘要：
系統級封裝（SIP）技術從20世紀90年代初提出到現在，經過十幾年的發展，已經能被學術界和工業界廣泛接受，成為電子技術研究新熱點和技術應用的主要方向之一，并認為他代表了今后電子技術發展的方向，SIP封裝工藝作為SIP封裝技術的重要組成部分，這些年來在不斷的創新中得到了長足發展，逐漸形成了自己的技術體系，值得從事相關技術行業的技術人員和學者進行研究和學習，文章從封裝工藝角度出發，對SIP封裝制造進行了詳細的介紹，另外也對其工藝要點進行了詳細的探討。
一、前言：
系統級封裝（system in package，SIP）是指將不同種類的元件，通過不同種技術，混載于同一封裝體內，由此構成系統集成封裝形式。該定義是通過不斷演變、逐漸形成的。開始是單芯片封裝體中加入無源元件（此時封裝形式多為QFP、SOP等），再到單個封裝體中加入多個芯片。疊層芯片以及無源器件，最后發展到一個封裝構成一個系統（此時的封裝形式多為BGA、CSP）。SIP是MCP進一步發展的產物，二者的區別在于：SIP中可搭載不同類型的芯片，芯片之間可以進行信號取放和交換，從而以一個系統的規模而具備某種功能；MCP中疊層的多個芯片一般為同一種類型，以芯片之間不能進行信號存取和交換的存儲器為主，從整體上來說為一多芯片存儲器。
二、SIP封裝綜述：
實現電子整機系統的功能通常有兩個途徑：一種是系統級芯片，減成SOC，即在單一的芯片上實現電子整機系統的功能；另一種是系統級封裝，減成SIP，即通過封裝來實現整機系統的功能。
展開 SiP系統級封裝（System in Package)，先進封裝HDAP（High Density Advanced Package)，兩者都是當今芯片封裝技術的熱點，受到整個半導體產業鏈的高度關注。那么，二者有什么異同點呢？
有人說SiP包含先進封裝，也有人說先進封裝包含SiP，甚至有人說SiP和先進封裝意思等同。
這里，我們首先明確SiP
≠
先進封裝HDAP，兩者主要有3點不同：1）關注點不同，2）技術范疇不同， 3）用戶群不同。
除了這3點不同之外，SiP和HDAP也有很多相同之處，兩者在技術范疇上有很大的重疊范圍，有些技術既屬于SiP也屬于先進封裝。
1）關注點不同
SiP的關注點在于：系統在封裝內的實現，所以系統是其重點關注的對象，和SiP系統級封裝對應的為單芯片封裝；
先進封裝的關注點在于：封裝技術和工藝的先進性，所以先進性的是其重點關注的對象，和先進封裝對應的是傳統封裝。
SiP對應單片封裝/先進封裝對應傳統封裝
SiP是系統級封裝，因此SiP至少需要將兩顆以上的裸芯片封裝在一起，例如將Baseband芯片+RF芯片封裝在一起形成SiP，單芯片封裝是不能稱之為SiP的。
先進封裝HDAP則不同，可以包含單芯片封裝，例如FOWLP (Fan Out Wafter Level Package) 、FIWLP (Fan In Wafter Level Package)。
先進封裝強調封裝技術和工藝的先進性，因此，采用Bond Wire等傳統工藝的封裝不屬于先進封裝。
展開 《USI&ASE系統級封裝技術發展路線圖》 環旭電子 趙健
從低端到高端，終端應用中的各種I/O和封裝尺寸中都可以找到SiP技術的身影。芯片的高度集成化要求SiP封裝不斷迭代升級，以滿足高性能和低時間成本的異構集成需求。在移動前端和高性能計算（HPC）市場，SiP封裝技術不斷推進和革新。異構集成和Chiplets（小芯片）也逐漸成為推動高性能計算發展的關鍵技術。
因此，各家封裝廠也在SiP封裝上大力布局。
首先是在SiP封裝布局已有10年之久的日月光、拿下了蘋果的訂單后，日月光今年將進入收割元年，而且日月光今年將SiP列為營收中的單獨要項。法人表示，日月光SiP目前應用以Wi-Fi整合芯片及指紋辨識芯片為主，產能利用率達滿載。預估2022年SiP營收占日月光整體營收比重將達20%以上。
安靠（Amkor）基于襯底的SiP技術在其韓國ATK4光州的最大批量制造工廠應用。去年11月底，據報道，Amkor計劃在越南Bac Ninh建立最先進的智能工廠，新工廠的第一階段將專注于系統級封裝 (SiP) 組裝和測試解決方案。據Amkor透露，一期建設預計將于 2022 年開始，根據預計的客戶產品周期，預計將于 2023 年下半年開始大批量生產。
大陸的封裝企業，尤其是中國封測三強（長電、通富、華天）近幾年通過自主研發和兼并收購，正在快速積累先進封裝技術。例如長電科技旗下長電韓國積極布局高階SiP封裝業務，切入手機和穿戴式裝置等終端產品；2016年收購了AMD兩家專門從事封裝及測試業務子公司的通富微電，也在做SiP的產品，而且公司2021年上半年2.5D/3D封裝產品技術已完成立項。
上述這些封裝企業主要是針對年產量在10KK左右的SiP封裝需求，但除此之外，還有一些專注于細分領域（如工業和醫療等）的異質集成SiP封裝廠商，如摩爾精英等，他們主要是解決市場上多樣化、小批量的產品設計生產需求。據了解，摩爾精英已經在惠山經濟開發區建立自有SiP工廠，所面向的客戶主要為年產量1kk左右的產品，摩爾精英SiP一站式服務提供從電路圖設計到量產的各個環節。
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集成電路制造技術：晶圓制造/代工、模擬集成電路、數/模混合集成電路；相關微處理器、存儲器、FPGA、分立器件、光電器件、功率器件、傳感器件等技術器件；集成電路終端產品。
<p class="ql-align-justify">在電子產品可靠性工程中，溫度循環（Thermal Cycling）測試幾乎是所有BGA、CSP、SiP等封裝形式必須經歷的“生死考驗”。</p><p class="ql-align-justify">為什么要做溫循測試？
SiP先進封裝、測試設備等核心環節成果；第三代半導體專區聚焦SiC、GaN等寬禁帶半導體材料與器件；半導體設備與材料專區則囊括光刻機、刻蝕機、硅晶圓、光刻膠等關鍵軟硬件。
※ 展示范圍
IC 設計、芯片：
IC及相關電子產品設計、人工智能芯片、電源管理芯片、物聯網芯片、5G通信芯片及方案、汽車電子芯片、安全控制芯片、數模混合通訊射頻芯片、存儲芯片、LED照明及顯示驅動類芯片等;
晶圓制造及封裝：
晶圓制造、SiP先進封裝、OSATs、EMS、OEMs、IDM、硅晶圓及IC封裝載板、印制電路板、封裝基板和設備及組裝和測試等、封裝設計、測試
以SiP封裝芯片的電磁-熱-力耦合數值模擬為例，其稀疏矩陣具有明顯的病態特征（來自文獻7）
2.高性能
隨著計算機硬件性能的提升，超級計算機呈現 “多級嵌套并行、異構眾核加速” 的復雜體系結構特征，會導致大型稀疏線性方程組求解器的實現效率急劇下降。
不過，在多 Dies 互聯配置中，信號完整性（SI）、電源完整性（PI）以及系統級封裝（SiP）的簽核，成為保障 3DIC 封裝性能與可靠性的棘手難題。隨著芯片集成度的提升，信號傳輸路徑愈發復雜，不同 Dies 間的信號干擾加劇，信號反射、串擾等問題頻發，嚴重影響信號質量。
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但理想的情況是，每個人都希望能夠帶著他們的超市購物車去小芯片商店（Chiplet store），從貨架上挑選他們想要的小芯片，然后能夠組裝一個系統級封裝（SiP) 來工作。
隨著Chiplet逐步發展，未來來自不同廠商的芯粒之間的互聯需求或將持續提升。因此，在技術成熟和形成商業潮流之前，行業廠商需要搭起一座Chiplet互聯接口標準化的“橋梁”。
熱與結構分析
通過熱分析與結構分析，找到SiP封裝內部的溫度和結構風險區域，解決由于芯片集成、堆疊和材料復雜性等原因帶來的過熱、 翹曲等可靠性問題。
后處理與生產文件輸出
在完成設計檢查與仿真分析之后，進行包括 Gerber 及鉆孔文件的生成，BOM、DXF 等格式文件的輸出，生成的結構文件還需要做最后的結構檢查。
1.新封裝領域，3D 封裝、SiP（System In a Package，系統級封裝）已實現規模商用，以 SiP等先進封裝為基礎的 Chiplet 模式未來市場規模有望快速增長，目前臺積電、AMD、Intel 等廠商已紛紛推出基于 Chiplet 的解決方案。
