为什么iphone x采用这个封装技术?
前段时间,苹果iPhone 8/8 Plus/X智能手机的发布吸引了整个业界的目光,最新苹果手机在采用大量新功能的同时,继续保持了机身的超薄设计,实际上,在苹果超薄机身设计的背后,是新工艺技术的普及,不出意外,苹果iPhone 8/8 Plus/X手机将继续采用一个新封装技术,它就是系统封装(SiP)技术 ,这个技术在苹果iPhone7和Apple watch上都获得了应用。
一、为什么需要SIP封装?
SIP封装是一种新封装技术,SiP 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子系统。与 SOC (芯片级系统)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 则是高度集成的单芯片产品。SiP可以集成不同的主动、被动器件,如基于CMOS、GaAs、GaN、MEMS工艺的多种被动元件等,随着智能手机、智能设备小型化需求,大大推动了SiP封装技术的发展。
SIP结构
SIP封装技术采取多种裸芯片或模块进行排列组装,若就排列方式进行区分可大体分为平面2D封装和3D封装的结构。相对于2D封装,采用堆叠的3D封装技术又可以增加使用晶圆或模块的数量,从而在垂直方向上增加了可放置晶圆的层数,进一步增强SIP技术的功能整合能力。而内部接合技术可以是单纯的线键合(Wire Bonding),也可使用倒装芯片(Flip Chip),也可二者混用。
几种SIP封装形式
另外,除了2D与3D的封装结构外,还可以采用多功能性基板整合组件的方式——将不同组件内藏于多功能基板中,达到功能整合的目的。不同的芯片排列方式,与不同的内部接合技术搭配,使SIP的封装形态产生多样化组合,并可进行定制化操作。
从苹果iPhone7的拆解来看,iPhone7采用了SiP、WLCSP等先进封装,如安华高的PA采用了SiP封装,Skyworks的PA也是SiP封装。在产品小型化推动下,SiP封装技术渗透率加速,业内专家预计从2015年到2020年,全球先进封装市场年符合增长率预计为7%,2020年中国先进封装市场规模可达40亿美元。
这五点因素推动了SiP封装技术的发展:
1、封装元件的高度、尺寸微型化
2、射频、模拟、存储等多种不同元件的集成
3、不同工艺晶圆芯片可以支持不同封装融合;
4、系统提高信号完整性降低功耗;
5、系统需要灵活性和可重构性;
还有就是厂商要通过减少系统BOM和复杂性,简化产品板级设计、减少PCB层数,降低研发成本,尽快推向市场。
SiP封装技术也是超越摩尔定律的有效举措,众所周知摩尔定律发展到现阶段已经遇到了瓶颈,业内分为两条路径: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 More than Moore 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% 市场最后一点就是厂商要通过减少系统BOM和复杂性,简化产品板级设计、减少PCB层数,降低研发成本,尽快推向市场。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 则通过系统级封装实现超越摩尔定律。 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。
他表示SiP封装可以应用到智能手机、可穿戴、医疗保健等领域,例如在手机领域,可以进行SiP封装的功能模块包括射频、WiFi蓝牙、PA等等。
二、SiP封装的九大优势
目前全球大的封装厂都在积极引进SiP封装,数据显示2015年Amkor Technology来自先进系统级封装(SiP)的收益为7.25亿美元,年成长率16%!
SiP封装有以下九大优点:
(1)封装效率大大提高,SIP封装技术在同一封装体内加多个芯片,大大减少了封装体积。两芯片加使面积比增加到170%,三芯片装可使面积比增至250%。
(2)由於SIP封装不同於SOC无需版图级布局布线,从而减少了设计、验证和调试的复杂性和缩短了系统实现的时间。即使需要局部改动设计,也比SOC要简单容易得多。大幅度的缩短产品上市场的时间。
(3)SIP封装实现了以不同的工艺、材料制作的芯片封装可形成一个系统,实现嵌入集成无源元件的梦幻组合。
(4)降低系统成本。比如一个专用的集成电路系统,采用SIP封装技术可比SOC节省更多的系统设计和生产费用。
(5)SIP封装技术可以使多个封装合二为一,可使总的焊点大为减少,也可以
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