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Burst of System-in-Package (SiP) Una nuova facciata per l'industria dei semiconduttori

Ora il primo impianto di confezionamento e collaudo al mondo, la tecnologia Sun Moonlight di Taiwan ha raggiunto un nuovo massimo fatturato nel terzo trimestre di quest'anno, raggiungendo NT $ 41,142 miliardi. La stessa scena è molto simile a quella dell'anno scorso, quando le entrate di Sun Moonlight hanno raggiunto NT $ 39,276 miliardi. Entrambe queste raffiche di entrate erano legate al SiP (sistema nel pacchetto). Secondo le stime, i moduli di integrazione della comunicazione wireless System-in-package (SiP) dell'iPhone 11 continuano a trainare le merci, quindi si prevede che i risultati del quarto trimestre di ASE continueranno a crescere.

Secondo la catena di fornitura, Apple utilizza un gran numero di moduli System-in-package (SiP) nella sua progettazione, il che significa che continuerà a rilasciare un gran numero di imballaggi SiP e testare gli ordini OEM il prossimo anno; più l'auricolare Bluetooth wireless AirPods inizierà a introdurre la tecnologia SiP e perfezionerà la tecnologia Per molti anni, ASE diventerà un grande vincitore nel settore dell'imballaggio e dei test.

Quando la Legge di Moore ha gradualmente perso il suo fascino, la tecnologia SiP ha inaugurato il momento migliore.

Diventando mainstream

La tecnologia SiP nasce da MCM (Multi-Chip Module). Si basa su tecnologie di packaging esistenti, come flip-chip, wire bonding e packaging a livello di wafer a ventaglio. Poiché non vi è stata alcuna resistenza all'avanzamento della Legge di Moore, il SiP ha ricevuto meno attenzione. Quando i progressi dell'integrazione a chip singolo (SoC) si sono arrestati, SiP, che può integrare più sistemi diversi, è diventato il salvatore del settore.

Secondo la definizione standard, SiP è un singolo pacchetto standard che assembla preferibilmente più componenti elettronici attivi e dispositivi passivi con funzioni diverse e altri dispositivi come MEMS o dispositivi ottici per ottenere una determinata funzione, formando un sistema o un sistema di sottosistemi.

Coerentemente con l'obiettivo di integrare più funzioni nel SoC, SiP deve anche ingoiare più funzioni in un corpo più piccolo. La differenza è che SiP integra più chip diversi fianco a fianco o sovrapposti insieme e il SoC stesso è un chip.

I produttori di chip hanno iniziato a farlo molto tempo fa, ma solo Apple Corps si è unito ai ranghi e ha fatto esplodere completamente il mercato. La figura seguente mostra lo smontaggio del chip Apple Watch S1. Come si può vedere dalla figura, 30 componenti indipendenti sono confezionati in un chip 26mm × 28mm.


Il modulo Qualcomm Snapdragon System-in-Package (QSiP) di Qualcomm è anche il prodotto di tecnologie simili. QSiP mette più di 400 componenti come processori di applicazioni, gestione dell'alimentazione, front-end RF, chip di connessione WiFi, codec audio e memoria in un modulo, che riduce notevolmente i requisiti di spazio della scheda madre, fornendo quindi funzioni come batterie e fotocamere Fornisce più spazio.

Esistono diverse aree in cui SiP è attualmente maggiormente applicato. Il primo è il campo delle radiofrequenze. Il PA nel telefono cellulare è il modulo SiP, che integra funzioni come amplificatore di potenza multi-frequenza, controllo di potenza e interruttore ricetrasmettitore. Il secondo è l'elettronica automobilistica, compresi il confezionamento e il radar a livello di sistema dei dispositivi di potenza. Il terzo è l'interconnessione (Wi-Fi / Bluetooth), MEMS / sensori, moduli telecamera, ecc. Nell'elettronica di consumo. Tuttavia, non prendere Kirin 990 5G, MediaTek 1000 e Qualcomm 765 come SiP, sono tutti SoC.

Jane e Fan

Problemi come la densità di potenza e la dissipazione del calore hanno afflitto i tradizionali processi a chip, nonché disturbi di cablaggio, ritardi RC, elettromigrazione e scarica elettrostatica e interferenze elettromagnetiche. L'emergere di SiP ha portato nuove idee per risolvere questi problemi.

Ad esempio, i moduli analogici sensibili al rumore digitale e agli effetti termici possono essere tenuti a distanza dai moduli digitali. In secondo luogo, tutti i moduli e chiplet (piccoli chip) sono in un unico pacchetto per formare un IP di grandi dimensioni, il che semplifica il riutilizzo dell'IP. Infine, aumentando il diametro delle connessioni tra i chip e accorciando la distanza di trasmissione del segnale, è possibile migliorare le prestazioni e ridurre il consumo di energia, che a sua volta può ridurre la potenza richiesta per pilotare questi segnali.

La tecnologia SiP si sta sviluppando rapidamente e ha formato molte implementazioni diverse. Se si distingue in base alla disposizione dei moduli, può essere approssimativamente diviso in un pacchetto 2D planare e una struttura di pacchetto 3D. Rispetto al packaging 2D, l'uso della tecnologia di packaging 3D in pila può aumentare il numero di wafer o moduli utilizzati, aumentando così il numero di strati che possono essere posizionati in direzione verticale, migliorando ulteriormente l'integrazione funzionale della tecnologia SIP. In SiP, è possibile utilizzare un semplice wire bonding, Flip Chip o una combinazione dei due.

Inoltre, è possibile utilizzare anche il substrato multifunzionale per integrare i componenti; diversi componenti sono integrati nel substrato multifunzionale per raggiungere lo scopo dell'integrazione funzionale. Diverse disposizioni di chip, combinate con diverse tecnologie di bonding interno, rendono il pacchetto SIP una varietà di combinazioni e possono essere personalizzati o prodotti in modo flessibile in base alle esigenze dei clienti o dei prodotti.


Molti produttori di semiconduttori hanno la propria tecnologia SiP e i nomi possono essere diversi. Ad esempio, Intel si chiama EMIB e TSMC si chiama SoIC. Ma gli esperti del settore sottolineano che si tratta di tecnologie SiP e la differenza sta nella tecnologia di processo. Prendiamo ad esempio TSMC, utilizza apparecchiature a semiconduttore per eseguire il processo di confezionamento. I vantaggi della tecnologia SiP di TSMC sono l'imballaggio a livello di wafer. La tecnologia è matura e la resa è elevata, il che è difficile da raggiungere per i normali produttori di imballaggi e test.

Insegui e supera

Poiché si tratta di una tendenza irreversibile, ogni fabbrica di confezionamento e collaudo sta sviluppando la propria tecnologia SiP. Tuttavia, questo non è un compito facile. "I concetti SiP sono facili da capire, ma la progettazione e il processo sono complicati e la tecnologia di fascia alta non è facile da padroneggiare". L'esperto di semiconduttori Mo Dakang ha detto ai giornalisti.

Gli impianti di imballaggio e collaudo devono padroneggiare la tecnologia SiP, infatti, devono apprendere una varietà di tecnologie di imballaggio. Come la tecnologia di incollaggio del filo ad arco ultra-basso, la tecnologia di incollaggio del filo a passo stretto, la nuova tecnologia di incollaggio del chip (DAF, FOW, ecc.), I nuovi materiali di incollaggio del filo, la tecnologia di urto a flip-chip con montante di rame a passo stretto e micro-bump Tecnologia (Micro Bumping). Inoltre, per padroneggiare sono necessari anche l'imballaggio a livello di wafer a ventaglio (FOWLP), l'imballaggio impilato TSV con tecnologia TSV (attacco e riempimento), i processi di assottigliamento e ricablaggio dei wafer, l'impilamento di chip / wafer come tecnologie di base. Senza anni di accumulo, SiP non è qualcosa che può essere giocato casualmente.

Il Sun Moonlight di Taiwan è uno dei primi investitori SiP in un impianto di confezionamento e collaudo. È anche uno degli impianti di imballaggio più estesi con tecnologia di imballaggio a livello di sistema, che copre quasi dieci tecnologie di imballaggio tra cui FCBGA, FOCoS e imballaggi 2.5D. Soprattutto grazie al grande ordine di Apple, le entrate del packaging a livello di sistema di Sun Moonlight sono cresciute ad un tasso di centinaia di milioni di dollari negli ultimi anni.

Nella Cina continentale, dove la più grande concentrazione mondiale di impianti di confezionamento e collaudo, la tecnologia Changdian, la microelettronica Tongfu e la tecnologia Huatian si sono classificate tra le prime dieci in tutto il mondo per molti anni. In termini di SiP, qual è il livello generale della terraferma? "Il livello più alto non è lontano dal livello leader internazionale". Sun Yuanfeng, capo analista di Huaxi Electronics, ha affermato. Ha inoltre affermato che "Changdian Korea, una consociata di Changdian Technology, sta implementando attivamente il business system-in-package (SiP) ed è entrata nella catena di fornitura di prodotti finali di telefoni cellulari e dispositivi indossabili in Corea del Sud. I clienti includono Samsung e LG ".

Le società nazionali hanno iniziato nel settore SiP non troppo tardi. Negli ultimi anni, attraverso fusioni e acquisizioni, hanno rapidamente accumulato una tecnologia di imballaggio avanzata e la piattaforma tecnologica si è sostanzialmente sincronizzata con i produttori esteri. Ad esempio, Changdian Technology United Industry Fund e Chipden Semiconductor hanno acquisito l'impianto di imballaggio e collaudo di Singapore Xingke Jinpeng, che possiede tecnologie di imballaggio avanzate come WLSCP, SiP, PoP e ha raggiunto una produzione di massa. Tuttavia, le entrate complessive avanzate nel settore dell'imballaggio in percentuale delle entrate totali presentano ancora un certo divario con Taiwan e gli Stati Uniti.

C'è ancora una domanda: l'industria dei chip domestici fa pieno uso di queste piattaforme tecnologiche? "Molte aziende lo stanno usando, la maggior parte di loro sono relativamente di fascia bassa, solo una semplice sigillatura". Zhang Yunxiang, direttore degli investimenti della Tibet Lemerus Venture Capital Co., Ltd. ha sottolineato.

"SiP richiede di assemblare una varietà di chip. Questi chip spesso non sono prodotti da un produttore. Non è facile raccogliere Wafer da così tanti produttori. Le grandi aziende come Apple hanno un tale fascino, e generalmente le piccole e medie imprese Non c'è modo di farlo ", ha spiegato.

Fortunatamente, la situazione è gradualmente cambiata. Con l'aumentare del numero di chip domestici e le prestazioni migliorano, questo tipo di panico si riduce lentamente. Con la produzione in serie di memoria sviluppata in modo indipendente in futuro e l'implementazione commerciale del 5G, l'innovazione AIoT e l'elettronica automobilistica, l'esplosione della tecnologia SiP è entrata nel conto alla rovescia.