Huis > Nieuws > Burst of System-in-Package (SiP) Een nieuwe gevel voor de halfgeleiderindustrie

Burst of System-in-Package (SiP) Een nieuwe gevel voor de halfgeleiderindustrie

Nu is 's werelds nummer 1 verpakkings- en testfabriek, de Taiwanese Sun Moonlight Technology behaalde dit jaar een nieuwe omzetstijging in het derde kwartaal en bereikte NT $ 41,142 miljard. Dezelfde scène lijkt sterk op vorig jaar, toen de omzet van Sun Moonlight 39,276 miljard NT bedroeg. Beide omzetstoten waren gerelateerd aan SiP (systeem-in-pakket). Volgens schattingen blijven de system-in-package (SiP) en draadloze communicatie-integratiemodules van de iPhone 11 goederen trekken, zodat de resultaten van het vierde kwartaal van ASE naar verwachting zullen blijven groeien.

Volgens de toeleveringsketen gebruikt Apple een groot aantal systeem-in-pakket (SiP) -modules in zijn ontwerp, wat betekent dat het volgend jaar een groot aantal SiP-verpakkingen zal uitbrengen en OEM-orders zal testen; plus draadloze Bluetooth-headset AirPods zal beginnen met het introduceren van SiP-technologie en het polijsten van de technologie ASE zal vele jaren een grote winnaar worden in de verpakking- en testindustrie.

Toen de wet van Moore geleidelijk zijn charme verloor, luidde de SiP-technologie de beste tijd in.

Mainstream worden

SiP-technologie is geboren uit MCM (Multi-Chip Module). Het bouwt voort op bestaande verpakkingstechnologieën, zoals flip-chip, draadverbindingen en fan-out verpakkingen op waferniveau. Aangezien er geen weerstand was tegen de vooruitgang van de wet van Moore, heeft SiP minder aandacht gekregen. Wanneer de voortgang van single-chip-integratie (SoC) tot stilstand is gekomen, is SiP, dat meerdere verschillende systemen kan integreren, de redder van de industrie geworden.

Volgens de standaarddefinitie is SiP een enkel standaardpakket dat bij voorkeur meerdere actieve elektronische componenten en passieve apparaten met verschillende functies samenstelt, en andere apparaten zoals MEMS of optische apparaten om een ​​bepaalde functie te bereiken, een systeem of subsysteem systeem.

In overeenstemming met het doel om meer functies in de SoC te integreren, moet SiP ook meer functies in een kleiner lichaam inslikken. Het verschil is dat SiP meerdere verschillende chips naast elkaar integreert of op elkaar legt, en de SoC zelf is een chip.

Chipfabrikanten zijn hier al lang geleden mee begonnen, maar alleen Apple Corps trad toe tot de gelederen en explodeerde de markt volledig. De volgende afbeelding is de demontage van de Apple Watch S1-chip. Zoals te zien is in de figuur, zijn 30 onafhankelijke componenten verpakt in een 26 mm x 28 mm chip.


Qualcomm's Qualcomm Snapdragon System-in-Package (QSiP) -module is ook het product van vergelijkbare technologieën. QSiP stopt meer dan 400 componenten zoals applicatieprocessors, energiebeheer, RF front-ends, wifi-verbindingschips, audiocodecs en geheugen in een module, die de ruimtevereisten van het moederbord aanzienlijk vermindert, waardoor functies zoals batterijen en camera's worden geboden Biedt meer ruimte.

Er zijn verschillende gebieden waar SiP momenteel het meest wordt toegepast. De eerste is het radiofrequentieveld. De PA in de mobiele telefoon is de SiP-module, die functies zoals multifrequente eindversterker, vermogensregeling en transceiver-schakelaar integreert. De tweede is auto-elektronica, inclusief verpakking op radarniveau op systeemniveau en radar. De derde is interconnectie (Wi-Fi / Bluetooth), MEMS / sensoren, cameramodules, enz. In consumentenelektronica. Gebruik Kirin 990 5G, MediaTek 1000 en Qualcomm 765 echter niet als SiP, het zijn allemaal SoC's.

Jane en Fan

Problemen zoals vermogensdichtheid en warmteafvoer hebben traditionele chipprocessen geteisterd, evenals storende bedradingsblokkades, RC-vertragingen, elektromigratie en elektrostatische ontlading en elektromagnetische interferentie. De opkomst van SiP heeft nieuwe ideeën gebracht om deze problemen op te lossen.

Analoge modules die gevoelig zijn voor digitale ruis en thermische effecten kunnen bijvoorbeeld op afstand van digitale modules worden gehouden. Ten tweede, alle modules en chiplets (kleine chips) zitten in één pakket om een ​​groot IP te vormen, waardoor IP hergebruik eenvoudig wordt. Ten slotte, door de diameter van de verbindingen tussen de chips te vergroten en de afstand van signaaloverdracht te verkorten, kunnen de prestaties worden verbeterd en kan het stroomverbruik worden verminderd, wat op zijn beurt het vermogen kan verminderen dat nodig is om deze signalen aan te sturen.

SiP-technologie ontwikkelt zich snel en heeft veel verschillende implementaties gevormd. Als het wordt onderscheiden volgens de opstelling van de modules, kan het ruwweg worden verdeeld in een vlak 2D-pakket en een 3D-pakketstructuur. In vergelijking met 2D-verpakkingen kan het gebruik van gestapelde 3D-verpakkingstechnologie het aantal gebruikte wafels of modules vergroten, waardoor het aantal lagen dat in verticale richting kan worden geplaatst, wordt vergroot, waardoor de functionele integratie van SIP-technologie verder wordt verbeterd. In SiP kunt u eenvoudige draadverbindingen, Flip Chip of een combinatie van beide gebruiken.

Bovendien kunt u het multifunctionele substraat ook gebruiken om de componenten te integreren - verschillende componenten zijn in het multifunctionele substraat ingebouwd om functionele integratie te bereiken. Verschillende chiparrangementen, gecombineerd met verschillende interne verbindingstechnologieën, zorgen ervoor dat het SIP-pakket een verscheidenheid aan combinaties vormt en kan worden aangepast of flexibel worden geproduceerd volgens de behoeften van klanten of producten.


Veel fabrikanten van halfgeleiders hebben hun eigen SiP-technologie en de namen kunnen verschillen. Intel wordt bijvoorbeeld EMIB genoemd en TSMC wordt SoIC genoemd. Maar insiders in de industrie wijzen erop dat dit SiP-technologieën zijn, en het verschil ligt in de procestechnologie. Neem TSMC als voorbeeld, het gebruikt halfgeleiderapparatuur voor het verpakkingsproces. De voordelen van de SiP-technologie van TSMC zijn verpakkingen op waferniveau. De technologie is volwassen en de opbrengst is hoog, wat moeilijk is voor gewone fabrikanten van verpakkingen en testen.

Achtervolgen en overtreffen

Omdat het een onomkeerbare trend is, ontwikkelt elke verpakking- en testfabriek zijn eigen SiP-technologie. Dit is echter geen gemakkelijke taak. "SiP-concepten zijn gemakkelijk te begrijpen, maar het ontwerp en het proces zijn ingewikkeld en geavanceerde technologie is niet gemakkelijk te beheersen." Halfgeleider-expert Mo Dakang vertelde verslaggevers.

Verpakkings- en testfabrieken moeten de SiP-technologie beheersen, ze moeten in feite een verscheidenheid aan verpakkingstechnologieën leren. Zoals draadverlijmingstechnologie met ultralage boog, smal-draadhechttechnologie, nieuwe chipverlijmingstechnologie (DAF, FOW, enz.), Nieuwe draadverlijmingmaterialen, smal koperen flip-chip-technologie met koperen pijler en microbump (Micro Bumping) technologie. Daarnaast zijn fan-out wafer-level packaging (FOWLP), TSV-gestapelde verpakkingen met TSV-technologie (etsen en vullen), wafeldunning en herbedradingsprocessen, chip / wafer bonding stacking als kerntechnologieën ook noodzakelijk om te beheersen. Zonder jarenlange accumulatie is SiP niet iets dat nonchalant kan worden gespeeld.

Sun Moonlight in Taiwan is een vroege SiP-investeerder in een verpakkings- en testfabriek. Het is ook een van de meest uitgebreide verpakkingsfabrieken met verpakkingstechnologie op systeemniveau, met bijna tien verpakkingstechnologieën, waaronder FCBGA-, FOCoS- en 2.5D-verpakking. Vooral dankzij de grote order van Apple is de verpakkingsomzet van Sun Moonlight op systeemniveau de afgelopen jaren met honderden miljoenen dollars gestegen.

Op het vasteland van China, waar 's werelds grootste concentratie van verpakkings- en testfabrieken, staan ​​Changdian Technology, Tongfu Microelectronics en Huatian Technology al jaren in de top tien wereldwijd. In termen van SiP, wat is het algemene niveau van het vasteland? "Het hoogste niveau is niet ver verwijderd van het internationale topniveau." Sun Yuanfeng, hoofdanalist van Huaxi Electronics, zei. Hij verklaarde verder dat "Changdian Korea, een dochteronderneming van Changdian Technology, actief de system-in-package (SiP) -activiteiten implementeert en de eindproduct supply chain van mobiele telefoons en draagbare apparaten in Zuid-Korea is ingegaan. Klanten zijn onder andere Samsung en LG ."

Binnenlandse bedrijven begonnen niet te laat op het gebied van SiP. In de afgelopen jaren hebben ze door fusies en overnames snel geavanceerde verpakkingstechnologie opgebouwd, en het technologieplatform is in principe gesynchroniseerd met buitenlandse fabrikanten. Changdian Technology United Industry Fund en Chipden Semiconductor hebben bijvoorbeeld de verpakkings- en testfabriek Xingke Jinpeng in Singapore overgenomen, die beschikt over geavanceerde verpakkingstechnologieën zoals WLSCP, SiP, PoP en massaproductie heeft bereikt. De totale geavanceerde omzet uit verpakkingen als percentage van de totale omzet heeft echter nog steeds een zekere kloof met Taiwan en de Verenigde Staten.

Er is nog een vraag: maakt de binnenlandse chipindustrie volledig gebruik van deze technologieplatforms? "Veel bedrijven gebruiken het, de meeste van hen zijn relatief low-end, gewoon eenvoudige afdichting." Zhang Yunxiang, directeur van investeringen van Tibet Lemerus Venture Capital Co., Ltd. opgemerkt.

"SiP vereist dat verschillende chips in elkaar worden gezet. Deze chips worden vaak niet door één fabrikant geproduceerd. Het is niet gemakkelijk om Wafer bij zoveel fabrikanten te verzamelen. Grote bedrijven zoals Apple hebben zo'n aantrekkingskracht, en over het algemeen kleine en middelgrote bedrijven Geen manier om het te doen, "legde hij uit.

Gelukkig is de situatie geleidelijk veranderd. Naarmate het aantal binnenlandse chips toeneemt en de prestaties verbeteren, vermindert dit soort paniek langzaam. Met de massaproductie van onafhankelijk ontwikkeld geheugen in de toekomst, en de 5G commerciële implementatie, AIoT en automotive elektronica-innovatie, is de explosie van SiP-technologie aan het aftellen.