引言

系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)是現(xiàn)代電子領(lǐng)域的革命性進(jìn)展，將多個(gè)有源元件和無(wú)源器件集成在單個(gè)封裝中，實(shí)現(xiàn)特定的系統(tǒng)功能。先進(jìn)的封裝方案改變了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的格局，在尺寸、功耗和性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)[1]。

SiP技術(shù)概述

SiP技術(shù)將具有不同功能的裸芯片，以及電阻、電容、電感等無(wú)源器件集成在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝中。這種集成形成了完整的系統(tǒng)或子系統(tǒng)，通常被稱(chēng)為微系統(tǒng)。該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)模式和范圍上與片上系統(tǒng)(SoC)有顯著區(qū)別。

該技術(shù)受到傳統(tǒng)封裝設(shè)計(jì)者、MCM設(shè)計(jì)者、PCB設(shè)計(jì)者和SoC設(shè)計(jì)者的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)PCB解決方案相比，SiP僅需10-20%的PCB面積和40%的功耗，同時(shí)提供更優(yōu)的性能。與SoC相比，SiP開(kāi)發(fā)僅需10-20%的時(shí)間和10-15%的成本。

技術(shù)層次和實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)可分為三個(gè)不同層次：

1. 芯片層：包括SoC、FPGA和Chiplet

2. 封裝層：包括SiP、MCM、PoP

3. 板級(jí)層：包括PCB、FPC和剛撓結(jié)合板

圖3描繪了SiP和相關(guān)技術(shù)在不同實(shí)現(xiàn)層次之間的層次關(guān)系。

SiP的出現(xiàn)導(dǎo)致半導(dǎo)體行業(yè)傳統(tǒng)商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變。這種演變?cè)?a href="http://m.hljzzgx.com/v/tag/207/" target="_blank">芯片制造商、封裝企業(yè)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者之間創(chuàng)造了新的協(xié)作模式。

圖4比較了SiP技術(shù)帶來(lái)的半導(dǎo)體行業(yè)傳統(tǒng)模式和新模式。

應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)

SiP技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：

1. 移動(dòng)設(shè)備

蘋(píng)果、三星、華為等主要智能手機(jī)制造商廣泛使用SiP技術(shù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)，將各種功能集成在緊湊的封裝中。

2. 可穿戴技術(shù)

智能手表、健身追蹤器和其他可穿戴設(shè)備從SiP的微型化和集成能力中獲益。

3. 航空航天應(yīng)用

SiP技術(shù)在航空航天應(yīng)用中特別有價(jià)值，因?yàn)槟軌驖M足微型化、低功耗和高性能的嚴(yán)格要求。

SiP類(lèi)型和結(jié)構(gòu)

SiP實(shí)現(xiàn)主要有三種形式：

1. 塑料SiP

圖8呈現(xiàn)了塑料SiP的基本結(jié)構(gòu)圖，顯示了基本組件和排列。

2. 陶瓷SiP

圖9顯示了陶瓷SiP的基本結(jié)構(gòu)，突出顯示了集成設(shè)計(jì)方法。

3. 金屬SiP

圖10說(shuō)明了金屬SiP的基本結(jié)構(gòu)，展示了獨(dú)特的構(gòu)造和組件。

微系統(tǒng)集成

微系統(tǒng)的概念隨著SiP技術(shù)顯著發(fā)展?，F(xiàn)代微系統(tǒng)可以包含各種組件，包括電子器件、傳感器、光學(xué)器件和機(jī)械結(jié)構(gòu)，全部集成在單個(gè)封裝中。

發(fā)展方向

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，SiP在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中的作用將繼續(xù)加強(qiáng)。結(jié)合高性能與減小尺寸和功耗的能力使其成為下一代電子器件和系統(tǒng)的理想解決方案。技術(shù)的靈活性和可擴(kuò)展性確保了在解決未來(lái)技術(shù)挑戰(zhàn)和需求方面的持續(xù)相關(guān)性。

SiP技術(shù)代表了電子系統(tǒng)集成的重要進(jìn)步，為現(xiàn)代電子器件需求提供了強(qiáng)大的解決方案。在保持高性能和效率的同時(shí)組合多個(gè)組件的能力使其成為未來(lái)電子系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] S. Li, "SiP and MicroSystem," in MicroSystem Based on SiP Technology, S. Li, Ed. Beijing, China: Publishing House of Electronics Industry, 2022, ch. 3, pp. 67-87.

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