SiP回歸“拯救”摩爾定律

　　有人將SIP定義為：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或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件，從而形成一個系統或者子系統。從封裝發展的角度來看，SIP是SOC封裝實現的基礎。

　　蘋果第一次公開宣布在iwhach智能手表中采用SiP技術，SiP受關注程度日益提升，甚至被認為是“拯救”摩爾定律的正解之一，被遺忘幾十年，只因摩爾定律走不下去才回歸大眾視線。

　　SiP與近親SoC

　　業內認為摩爾定律繼續有兩條可行之路：一條是按照摩爾定律往下發展，CPU、內存、邏輯器件等將是這條路徑的主導者與踐行者，這些產品占據了市場的50%；另一外是超越摩爾定律的More than Moore路線，模擬/RF器件，無源器件、電源管理器件等，從一味追求功耗下降、性能提升，轉向更加務實的滿足市場需求。

　　針對這兩條路徑，分別誕生了兩種產品：SoC與SiP。

　　SoC（System On a Chip系統級芯片）是從設計的角度出發，是將系統所需的組件高度集成到一塊芯片上。

　　SiP（System In a Package系統級封裝）是從封裝的立場出發，對不同芯片進行并排或疊加的封裝方式，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或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統。

　　當然，要談及SoC與SiP兩者的競爭關系，較理性的說法就是“互為補充”，SoC主要應用于更新換代較慢的產品和軍事裝備要求高性能的產品，SiP主要用于換代周期較短的消費類產品，如手機等。SiP在消費領域炙手可熱的主要原因之一就是可集成各種無源元件。一部手機中，無源器件與有源器件的比例高于50:1，SiP可以為數量眾多的無源器件找到合適的“歸宿”。

　　對于高度集成的SoC而言，在一個芯片上實現數字、模擬、RF等功能，工藝兼容成為一大難題。而SiP卻可在實現高度集成的情況下，規避掉這一問題。

　　從封裝發展的角度來看，SiP是SOC封裝實現的基礎；從集成度角度出發，SoC只集成AP之類的邏輯系統，我們可以將SiP理解為SoC的替代方案，兩者的關系可以用一個簡單的公式表示：

　　SiP=SoC+DDR+eMMC +……

　　SiP的昨天、今天與明天

　　美國是率先開始系統級封裝研究的國家，其前身是早在上世紀就開始為數據存儲和特定的軍事/航空航天電子設備研發的MCM（多芯片模塊）。但由于摩爾定律不斷向前發展，可實現更便宜和更輕松地將所有東西放置于一塊芯片上，所以這種封裝方案被沒有得到大范圍的采用。而如今，摩爾定律走到了瓶頸期，SiP再次被重視起來。

　　最早商業化的SiP模塊電路是手機中的功率放大器，這類模塊中可集成多頻功放、功率控制及收發轉換開關等功能。SiP模塊廣泛應用于無線通訊、汽車電子、醫療電子、計算機、軍用電子等領域， 無線通信領域的應用是最早的，也是最廣泛的。

　　Apple watch的內部的S1模組，就是典型的SiP模塊。它將AP、BB、WiFi、Bluetooth、PMU、MEMS等功能芯片以及電阻、電容、電感、巴倫、濾波器等被動器件都集成在一個封裝內部，形成一個完整的系統。

　　有一點值得注意，PCB板并不遵從摩爾定律，是整個系統性能提升的瓶頸。PCB技術發展到今天，布線密度難以提高，器件組裝難度也日益加大，互聯長度及器件封裝引腳的寄生效應都影響著系統性能的進一步提升。由于具備相似的設計思路和特點，SiP技術自然成為高端PCB的最佳替代。目前，很多系統應用已經開始應用SiP技術部分或者全部取代原有的PCB。

　　SiP 改變了PCB作為承載芯片連接之間的載體這一成不變的定義。

　　SiP封裝技術主要優勢：

　　- 將不同用途的集成電路芯片以集成電路封裝手段進行整合，可將原有的電子電路減少70%~80%以上，整體硬件平臺的運行功耗也會因為PCB電路板縮小而減少。產品在整體功耗、體積等方面獲得改善；

　　- 將原本離散的功能設計或元件整合在單一芯片內，不僅可以避免設計方案被抄襲復制，也能透過多功能芯片整合的優勢讓最終產品更具市場競爭力。

　　封裝效率高、產品上市周期短、兼容性好、降低系統成本、物理尺寸小、電性能高、低功耗、穩定性好、應用廣泛，這叫各產業如何無法抗拒SiP的誘惑？