脫離摩爾定律發(fā)展規(guī)律，SiP將成為超越摩爾定律的殺手锏

近年來，摩爾定律逐漸進入難以提升的“紅區(qū)”，集成電路也逐漸走到發(fā)展的瓶頸期。為進一步提升集成電路系統(tǒng)性能、降低成本依賴、提升功能密度，先進封裝技術(shù)正朝著高密度、高性能、低成本的方向發(fā)展。

三十年前，封裝標準還是金屬封裝、塑料封裝、陶瓷封裝。如今，先進封裝已經(jīng)進入了“寒武紀”，各種封裝模式層出不窮。先進封裝技術(shù)主要分為兩大類，一類是基于XY平面延伸，主要通過再分布層（RDL）進行信號延伸和互聯(lián)，包括倒裝芯片（Flip Chip）、扇出型晶圓級封裝（FOWLP）、扇出型面板級封裝（FOPLP）等。

另一類是基于Z軸延伸，通過硅通孔（TSV）進行信號延伸和互聯(lián)，包括硅通孔（TSV）技術(shù)、襯底晶圓級芯片封裝（CoWoS）等。

其中，SiP（系統(tǒng)級封裝）成為后摩爾時代實現(xiàn)超高密度和多功能集成的關(guān)鍵技術(shù)，在5G、人工智能、數(shù)據(jù)中心、高性能計算等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。5月21日，第五屆中國系統(tǒng)級封裝大會在上海召開，來自SiP上下游的廠商進行了專業(yè)的技術(shù)交流，共同探討SiP未來的發(fā)展趨勢與技術(shù)演進。

SiP持續(xù)創(chuàng)新

SiP技術(shù)應(yīng)用廣泛，采用SiP技術(shù)的產(chǎn)品應(yīng)用場景囊括了智能手表、智能眼鏡、TWS耳機等可穿戴設(shè)備，5G、AI等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用，以及智能汽車等多個領(lǐng)域。

從低端到高端，終端應(yīng)用中的各種I/O和封裝尺寸中都可以找到SiP技術(shù)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(gòu)集成需求。在移動前端和高性能計算（HPC）市場，SiP封裝技術(shù)不斷推進和革新。異構(gòu)集成和Chiplets（小芯片）也逐漸成為推動高性能計算發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

超越摩爾定律

摩爾定律發(fā)展至今，半導(dǎo)體工藝制程已經(jīng)接近物理極限，由此分散出兩條道路：摩爾定律和超越摩爾定律。SoC（片上系統(tǒng)）是將所有電子元器件集成到一個芯片上，以組成獨立運行的系統(tǒng)，它將繼續(xù)沿用摩爾定律，朝更加小型化方向緩慢發(fā)展。SiP則是將多種功能芯片集成在一個封裝內(nèi)，從而實現(xiàn)一個基本完整的功能/系統(tǒng)，是超越摩爾定律的重要路徑。

根據(jù)國際半導(dǎo)體路線組織（ITRS）的定義，SiP是指將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如MEMS、光學(xué)器件等其他器件優(yōu)先組裝到一起，實現(xiàn)一定功能的單個標準封裝件，形成一個系統(tǒng)或者子系統(tǒng)。

超越摩爾定律將芯片發(fā)展從一味追求功耗下降及性能提升，轉(zhuǎn)向更加務(wù)實多樣的市場需求滿足。集成電路及系統(tǒng)復(fù)雜度不斷增加，封裝集成度不斷上升，未來芯片的發(fā)展方向應(yīng)該是SoC與SiP深度融合，賦能系統(tǒng)更高的性能和價值。

SiP市場大有可為

在摩爾定律式微的趨勢下，隨著5G、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的不斷融合升級，對芯片封裝技術(shù)的要求也日益增長。當單芯片集成進展停滯的時候，SiP脫穎而出。

SiP具有多項優(yōu)勢，可以從XYZ三軸方向?qū)δ＝M進行縮小，為終端設(shè)備提供更多的空間，整合FATP（最后試驗裝配和包裝）工序流程，極大降低FATP難度。此外，SiP提供模組化封裝技術(shù)，提供更好的電磁屏蔽方式，提高系統(tǒng)可靠性，降低整體生產(chǎn)成本。

憑借其低成本、高效率、簡單的制造流程等優(yōu)勢，SiP技術(shù)在智能手機、可穿戴設(shè)備、工業(yè)控制、智能汽車等新興領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。據(jù)Yole報告顯示，2019年SiP市場份額達134億美元，預(yù)計到2025年市場份額將增長至188億美元，年復(fù)合增長率達6%。未來五年，SiP市場持續(xù)向好，大有可為。

根據(jù)Markets&Markets報告顯示，射頻前端應(yīng)用成為SiP最大的市場。而Yole表示，未來五年，可穿戴設(shè)備、Wi-Fi路由器和物聯(lián)網(wǎng)將在SiP市場領(lǐng)域顯著增長，5G和物聯(lián)網(wǎng)成為主要驅(qū)動力。

5G的迅速發(fā)展也帶動了5G封裝市場的不斷擴大。2020年5G封裝市場規(guī)模為5.1億美元，預(yù)期將以31％的年復(fù)合增長率成長，至2026年達到約26億美元。

SiP封裝技術(shù)市場空間廣闊，相較于傳統(tǒng)封裝性能優(yōu)勢顯著。SiP上下游企業(yè)正積極布局，擴大SiP產(chǎn)品應(yīng)用版圖，加速SiP工藝優(yōu)化升級，超越摩爾定律限制，促進半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展。脫離摩爾定律發(fā)展規(guī)律，SiP將成為超越摩爾定律的殺手锏，助力集成電路小型化、系統(tǒng)化發(fā)展。

編輯：jq