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隨著電子產(chǎn)品趨向于小型化、輕薄化、功能化和低功耗，以系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）、晶圓級(jí)封裝、2.5/3D封裝為代表的先進(jìn)封裝技術(shù)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。尤其進(jìn)入后摩爾時(shí)代，僅靠提升工藝來(lái)提升芯片性能已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，業(yè)界逐漸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的創(chuàng)新。SiP被視為是超越摩爾定律的重要路徑。在這一背景下，中國(guó)系統(tǒng)級(jí)封裝大會(huì)于2021年5月21日在上海正式舉行。此次盛會(huì)匯集SiP全產(chǎn)業(yè)鏈廠商，聚焦行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

本次大會(huì)由博聞創(chuàng)意會(huì)展（深圳）有限公司主辦，上海市電子學(xué)會(huì)SMT/MPT專業(yè)委員會(huì)協(xié)辦，共有 20 位重磅專家匯聚進(jìn)行演講分享，分別來(lái)自：芯和半導(dǎo)體、聞泰科技、韋爾半導(dǎo)體、日月光&環(huán)旭電子、云天半導(dǎo)體、賀利氏、Cadence、芯樸科技、世芯電子、ZUKEN、恩艾、歌爾微、ASM、立德智興、韋爾通科技、漢高、銦泰公司、奧特斯、晶方半導(dǎo)體、上海市科技成果評(píng)價(jià)研究院等。

現(xiàn)場(chǎng)還有 13 家企業(yè)展臺(tái)將發(fā)布年度新品、技術(shù)及方案。日本化研、益思迪、立德智興、山木電子、賀利氏、漢高、芯和半導(dǎo)體、銘賽科技、ZUKEN、艾斯達(dá)克、歌爾微、銳杰微、銦泰公司，聚焦展示系統(tǒng)級(jí)封裝解決方案、EDA電子軟件、材料與儀器設(shè)備。

大會(huì)主席、芯和半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼CEO凌峰發(fā)表以《系統(tǒng)級(jí)封裝SiP技術(shù)的趨勢(shì)和對(duì)EDA的挑戰(zhàn)》為主題的演講。他指出，系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）是后摩爾時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)，在5G、數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算和AI等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。但多芯片引發(fā)的互連問(wèn)題，系統(tǒng)內(nèi)部問(wèn)題以及EDA工具都是行業(yè)正在面臨的挑戰(zhàn)。

凌峰稱，SiP技術(shù)給EDA帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。一方面，國(guó)內(nèi)EDA行業(yè)處于早期階段，如何實(shí)現(xiàn)突破是現(xiàn)在及未來(lái)的任務(wù)之一；另一方面， SoC發(fā)展到SiP，讓EDA分析、驗(yàn)證過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜。

如何打破芯片與封裝之間的那道“墻”，如何實(shí)現(xiàn)EDA平臺(tái)數(shù)據(jù)的一致性，完成協(xié)同設(shè)計(jì)，是推動(dòng)SiP技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的解決方法。因此，行業(yè)亟需一個(gè)統(tǒng)一的EDA設(shè)計(jì)、仿真平臺(tái)，能夠同時(shí)滿足晶圓廠和封測(cè)廠的需求。

聞泰科技旗下聞泰研究院院長(zhǎng)兼副總裁朱華偉在演講中表示，公司已針對(duì)SiP技術(shù)展開(kāi)部分研究。在智能手機(jī)領(lǐng)域，除射頻模塊外，通用單元電路小型化需求正推升SiP技術(shù)的采用率；在可穿戴領(lǐng)域，聞泰已經(jīng)在TWS耳機(jī)和智能手表上應(yīng)用SiP技術(shù)。據(jù)其稱，聞泰同時(shí)應(yīng)用了雙面不規(guī)則Molding（注塑）及Hotbar 軟板（FPC）連接的方式，可減少裝配成本，提供更高可靠性。此外，該公司在電源、車(chē)載通訊方面也開(kāi)始進(jìn)行了SiP探索。

朱華偉還表示，異構(gòu)集成SiP技術(shù)可使寄生電感最小化，減小系統(tǒng)面積，方便結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供更好的保護(hù)設(shè)計(jì)，并有助于探索磁性元件集成。聞泰希望通過(guò)SiP工藝為現(xiàn)有產(chǎn)品賦能，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，而非單純做一個(gè)SiP器件本身。布局SiP，是為了將系統(tǒng)集成能力建立在其先進(jìn)工藝基礎(chǔ)之上。

韋爾半導(dǎo)體MEMS開(kāi)發(fā)應(yīng)用整合高級(jí)經(jīng)理趙威龍?jiān)凇断冗M(jìn)封裝技術(shù)助力MEMS產(chǎn)品創(chuàng)新》中表示，先進(jìn)封裝技術(shù)將傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)處理電路、通信接口等集成在MEMS系統(tǒng)里，其類(lèi)型和技術(shù)也影響著MEMS產(chǎn)品的生命周期。

趙威龍指出，相比于IC封裝，MEMS封裝除了要實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路互聯(lián)、解決散熱等問(wèn)題外，還要考慮到傳感器的交互，因此有些需要采用氣密性封裝甚至真空封裝。另外，MEMS封裝還要兼顧長(zhǎng)期可靠性，特別是在汽車(chē)等對(duì)使用壽命要求高的領(lǐng)域。他進(jìn)一步指出，先進(jìn)的封裝技術(shù)，將推動(dòng)MEMS向多功能集成化、小型化和低成本的方向發(fā)展。

從應(yīng)用趨勢(shì)分析，未來(lái)智慧化的技術(shù)將對(duì)MEMS的需求越來(lái)越高。按行業(yè)來(lái)看，MEMS傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)檢測(cè)、汽車(chē)、醫(yī)療、消費(fèi)電子、通信以及濾波器等，消費(fèi)電子和汽車(chē)行業(yè)共占據(jù)MEMS市場(chǎng)幾乎80%的份額。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)YOLE的數(shù)據(jù)顯示，MEMS市場(chǎng)規(guī)模到2025年預(yù)計(jì)達(dá)到177億美元，2019~2025的年均符合增長(zhǎng)率為7.4%。

環(huán)旭電子先進(jìn)制程研發(fā)中心暨微小化模塊事業(yè)處AVP趙健指出，目前單個(gè)產(chǎn)品采用系統(tǒng)級(jí)封裝的情況基本仍集中于可穿戴設(shè)備，以及對(duì)尺寸要求極為嚴(yán)苛的領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)。

不過(guò)他認(rèn)為，SiP技術(shù)可以與前道技術(shù)相融合，在一定程度上降低后道流程的難度。趙健指出，在組裝過(guò)程中，很多工序?qū)嶋H上仍依賴人工，因此會(huì)面臨來(lái)自空間和人為操作的挑戰(zhàn)。采用SiP技術(shù)，將工藝更多的集中在前道，還可以為客戶降低供應(yīng)鏈整體的復(fù)雜性。另外，SiP技術(shù)還能夠更好的實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽（EMI Shielding）。

目前，從晶圓廠、OSAT到EMS，整個(gè)代工產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)積極投入到SiP技術(shù)的研發(fā)和實(shí)際產(chǎn)品拓展中。隨著SiP技術(shù)逐漸成熟，以及從設(shè)計(jì)端到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)整合，產(chǎn)品整體制造成本有望降低。趙健指出，隨著SiP賽道參與者增多，預(yù)計(jì)SiP應(yīng)用，尤其是終端產(chǎn)品領(lǐng)域的爆發(fā)點(diǎn)將愈來(lái)愈近。

歌爾微電子高級(jí)總監(jiān)田德文就系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)在智能終端的應(yīng)用發(fā)表演講指出，摩爾定律趨近于物理極限，是異構(gòu)集成SiP被看好的原因之一。這項(xiàng)技術(shù)還能夠縮短研發(fā)周期，降低成本。

田德文表示，智能手機(jī)是SiP最大的應(yīng)用市場(chǎng)。智能手機(jī)普遍采用各種SiP模組，包括射頻前端、電源管理、攝像頭MEMS、無(wú)線模塊、CPU、存儲(chǔ)模塊等等。

根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，SiP市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2025年將增至18.8億美元，2019~2015年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6%。從器件類(lèi)型來(lái)看，射頻前端占據(jù)整體市場(chǎng)比重最大。5G帶來(lái)更多的可使用頻段，推升手機(jī)使用的器件數(shù)量，通過(guò)采用模組的形式可以維持體積不變甚至更輕薄。

此外，田德文指出，產(chǎn)業(yè)鏈多環(huán)節(jié)都進(jìn)入到系統(tǒng)級(jí)封裝市場(chǎng)，包括歌爾也在其中。不過(guò)，最大的挑戰(zhàn)就也來(lái)自于供應(yīng)鏈。他總結(jié)出三點(diǎn)原因：一是芯片獲取能力通常依賴客戶的影響力和訂單數(shù)量；二是協(xié)同設(shè)計(jì)、仿真包括系統(tǒng)級(jí)封裝的跨尺度仿真、多物理場(chǎng)仿真等仍有很大挑戰(zhàn)；三是只進(jìn)行一次終測(cè)導(dǎo)致的良率損失成本太高，以及無(wú)法準(zhǔn)確判斷具體的失效器件，可以說(shuō)EDA仍是SiP面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

賀利氏電子中國(guó)區(qū)研發(fā)總監(jiān)張靖這樣形容，封裝已經(jīng)進(jìn)入“寒武紀(jì)”。區(qū)別于三十多年前，現(xiàn)在的封裝形式、模式層出不窮。另外，越來(lái)越多的廠商開(kāi)始“跨界“，包括臺(tái)積電、三星電子、環(huán)旭等在內(nèi)，都在往OSAT業(yè)務(wù)發(fā)展。這意味著，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)局面將越來(lái)越復(fù)雜，但研發(fā)周期會(huì)越來(lái)越快。

如何適應(yīng)這種變化？張靖指出，現(xiàn)在IC設(shè)計(jì)和OSAT變得“ 你中有我，我中有你”，但卻少了材料和設(shè)備行業(yè)的身影，這意味著OSAT只能按照現(xiàn)有材料提供解決方案，無(wú)法做進(jìn)一步創(chuàng)新。作為材料供應(yīng)商，可以助力封裝設(shè)計(jì)更具靈活性和可能性。張靖說(shuō)，希望這一合作模式可以在未來(lái)變成常態(tài)，如果IC設(shè)計(jì)、OSAT、材料與設(shè)備供應(yīng)商能夠坐下來(lái)一起合作，將進(jìn)一步加速產(chǎn)品迭代速度。

上?？请娮蛹夹g(shù)支持總監(jiān)王輝在演講中表示，半導(dǎo)體制造工藝發(fā)展到28nm以后，系統(tǒng)變得越來(lái)越重要 ，為使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期性能，封裝逐漸引起業(yè)界重視。

王輝認(rèn)為，在后摩爾時(shí)代，異構(gòu)集成、硅通孔封裝技術(shù)（TSV）和扇出型晶圓級(jí)封裝（FOWLP）等先進(jìn)IC封裝技術(shù)將扮演重要角色。芯片代工廠未來(lái)也將推動(dòng)新的封裝技術(shù)，例如可以降低3D IC/封裝設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的ADKs等。

王輝指出，未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)一種新的商業(yè)模式，供應(yīng)商不再賣(mài)整個(gè)系統(tǒng)，改賣(mài)chiplet。目前，僅有少數(shù)供應(yīng)商推出chiplet，接下來(lái)的任務(wù)是要在IP公司行動(dòng)之前實(shí)現(xiàn)chiplet商業(yè)化，促進(jìn)這一商業(yè)模式的形成。據(jù)悉，產(chǎn)業(yè)有關(guān)小芯片的互連方式、接口協(xié)議等研究正在進(jìn)行當(dāng)中。

芯樸科技COO顧建忠發(fā)表主題為《5G手機(jī)射頻前端SiP的設(shè)計(jì)和封裝趨勢(shì)》的演講。顧建忠指出，在2G時(shí)代，射頻前端還是由單個(gè)器件組成，現(xiàn)在模組化的支撐成本越來(lái)越高。隨著5G頻段增加，帶動(dòng)模組數(shù)量增加，智能手機(jī)對(duì)封裝要求越來(lái)越高。未來(lái)射頻前端將朝著多芯片與高集成的方向發(fā)展。

射頻前端通常包括PA、放大器、濾波器以及開(kāi)關(guān)等關(guān)鍵部件。顧建忠指出，在3G、4G和5G時(shí)代，PA的路線圖中都涵蓋砷化鎵，等到進(jìn)入毫米波時(shí)代后，無(wú)論是SOI、鍺硅還是砷化鎵都可能擁有市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

據(jù)了解，芯樸針對(duì)5G射頻前端的解決方案從第一代到第二代不斷升級(jí)。第一代 5G n77 解決方案集成一路發(fā)射和一路接收，第二代在第一代基礎(chǔ)上，集成一路發(fā)射和兩路接收，能夠降低發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)世界上最小工作電流。顧建忠透露，5G n77/n79第二代解決方案預(yù)計(jì)在今年年底或明年成為2000元以下手機(jī)射頻前端的主流方案。

世芯電子研發(fā)總監(jiān)兼無(wú)錫設(shè)計(jì)中心總經(jīng)理溫德馨指出，除射頻前端外， AI/GPU等系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品由于運(yùn)算單元時(shí)鐘頻率高、功耗大、內(nèi)部分布集中的特點(diǎn)，對(duì)于芯片、基板、系統(tǒng)，以及設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的迭代需求越來(lái)越多，導(dǎo)致系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)面臨很大挑戰(zhàn)。

從技術(shù)角度上看，在2.5D 封裝技術(shù)推出后，電源分配網(wǎng)絡(luò)（PDN）、高速傳輸?shù)男盘?hào)完整性（SI）和熱管理都是當(dāng)下挑戰(zhàn)。封裝的可靠性及可能出現(xiàn)的翹曲則成為新的挑戰(zhàn)。溫德馨指出，進(jìn)行PDN分析時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大功耗，進(jìn)而引起系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。至于解決功耗問(wèn)題并對(duì)整個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，實(shí)際上仍存在一些難題。

另外在管理層面，企業(yè)缺乏知識(shí)面廣、有經(jīng)驗(yàn)的管理者。芯片制造過(guò)程涉及多學(xué)科領(lǐng)域，設(shè)計(jì)與封裝又獨(dú)立進(jìn)行，因此行業(yè)需要共同合作克服技術(shù)上的問(wèn)題。

廈門(mén)云天半導(dǎo)體總經(jīng)理于大全在《射頻模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)進(jìn)展》中指出，晶圓級(jí)封裝技術(shù)的發(fā)展為5G設(shè)備集成提供了強(qiáng)有力的支持。TSV基于提升器件集成度，縮小模塊尺寸，改善電氣性能，減少損耗的優(yōu)勢(shì)，目前得到廣泛應(yīng)用。晶圓級(jí)扇入封裝 (WLCSP)可用于SAW / BAW濾波器和IPD，射頻模塊，晶圓級(jí)扇出（Fan-out）可用于射頻模塊和5G毫米波芯片。

近年來(lái)，采用玻璃通孔（TGV）技術(shù)和嵌入式玻璃扇出（GFO）技術(shù)的玻璃晶圓級(jí)封裝技術(shù)日趨成熟，可用于IPD、5G 毫米波、射頻模塊的3D集成。用玻璃作中介層 ，優(yōu)點(diǎn)是電性能好，成本較低，熱膨脹系數(shù)(CTE)便于調(diào)節(jié)增強(qiáng)可靠性。然而，玻璃的散熱問(wèn)題還有待解決，另外由于需要制作大量的通孔，工藝開(kāi)發(fā)面臨挑戰(zhàn)。

于大全表示，未來(lái)的射頻模塊要根據(jù)產(chǎn)品的厚度、產(chǎn)品考量具體的封裝工藝。針對(duì)5G應(yīng)用的晶圓級(jí)SiP技術(shù)，還有很多開(kāi)發(fā)工作要做?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，采用TSV，F(xiàn)an-out和TGV的先進(jìn)晶圓級(jí)SiP將發(fā)揮重要作用。

隨著新的封裝形式和封裝技術(shù)被提出，SiP等先進(jìn)封裝在設(shè)計(jì)、工藝、材料，仿真測(cè)試上將迎來(lái)新的挑戰(zhàn)。這也將對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)，產(chǎn)業(yè)鏈合作提出新的要求。超越摩爾定律，化解挑戰(zhàn)為機(jī)遇，需要行業(yè)共同努力。

來(lái)源：2021-06-07  集微網(wǎng)   

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