越來越熱的SiP
越來越熱的SiP
如今，SiP封裝技術(shù)已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)封裝廠和晶圓代工廠的戰(zhàn)場了。因為越來越多的其他領(lǐng)域的企業(yè)開始逐漸發(fā)力SiP芯片封裝。近日，據(jù)日經(jīng)亞洲的報道，系統(tǒng)組裝商歌爾和立訊精密或正在為蘋果提供SiP服務(wù)。汽車Tier 1廠商德賽西威也在今年開始部署車規(guī)SiP業(yè)務(wù)。另據(jù)業(yè)內(nèi)專業(yè)人士透露，美的、TCL、海信等這樣的終端生產(chǎn)商也開始布局SiP封裝。SiP這項技術(shù)已經(jīng)逐漸跨越了產(chǎn)業(yè)鏈的界限，成為各大相關(guān)行業(yè)廠商追逐的新寵兒。
延續(xù)摩爾定律，SiP市場前景廣闊
SiP被業(yè)界認(rèn)為是延續(xù)摩爾定律的必然選擇路徑。SiP（System in Package）將具有不同功能的主動元件和被動元件，以及諸如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、光學(xué)（Optic）元件、處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內(nèi)，成為可提供多種功能的單顆標(biāo)準(zhǔn)封裝元件，形成一個功能齊全的子系統(tǒng)。
隨著全球終端電子產(chǎn)品的發(fā)展不斷地朝向輕薄短小、多功能、低功耗等趨勢邁進(jìn)，對于空間節(jié)省、功能提升，以及功耗降低的要求越來越高，SiP是實現(xiàn)的主要路徑。再加上5G的來臨，也提升了手機(jī)的SiP需求。SiP從終端電子產(chǎn)品角度出發(fā)，不再一味關(guān)注芯片本身的性能和功耗，而是轉(zhuǎn)向更加務(wù)實的滿足市場需求。SiP系統(tǒng)級封裝的作用確實越來越重要，也因此吸引了不少廠商在SiP上進(jìn)行布局。
但SiP需要不同專業(yè)領(lǐng)域來互相配合，包括IC基板、封裝技術(shù)、模組設(shè)計與系統(tǒng)整合能力等。當(dāng)下，從國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，各領(lǐng)域分布廣泛且逐漸完整，已經(jīng)具有上中下游合作的基礎(chǔ)條件。這對于從業(yè)者來說，是很好的發(fā)展機(jī)會。
多家廠商發(fā)力SiP，為哪般？
縱觀這些發(fā)力SiP的廠商，其所處的領(lǐng)域各不相同，目的也各異，大抵可以分為這么幾類：
一類是單一大宗類產(chǎn)品的主要代工廠商，如歌爾微和立訊精密。他們所處的是手機(jī)、耳機(jī)、手表、平板等這種單一卻出貨量巨大的智能設(shè)備市場，他們可以形成大規(guī)模生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢。
由于智能設(shè)備的運(yùn)動和健康屬性持續(xù)加強(qiáng)，小巧、時尚、長續(xù)航等成為重要的發(fā)展趨勢，要想設(shè)備小型化和輕薄化，有兩種主要的技術(shù)方案：一是系統(tǒng)單芯片SoC，再一個是系統(tǒng)化封裝SiP。但I(xiàn)C制程逐漸達(dá)到物理極限，在成本方面并再不具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢；而SiP相較于SoC具有可以異構(gòu)集成、開發(fā)周期短、開發(fā)成本低等優(yōu)勢。成為后摩爾時代業(yè)界發(fā)展的一大方向。
歌爾和立訊精密作為智能終端的核心供貨商，也是看到了SiP技術(shù)在這其中所起的作用，于是大力發(fā)展SiP。歌爾和立訊精密兩家發(fā)力SiP芯片封裝技術(shù)，主要是為爭奪蘋果AirPods的代工訂單。
SiP技術(shù)基本都已早早的出現(xiàn)在蘋果的手機(jī)和穿戴產(chǎn)品中。AppleWatch自2015年第一代開始就采用SiP工藝，將包括CPU、存儲、WiFi、觸控、音頻等30多個獨(dú)立組件，20多個芯片，8000多個元器件都集成在1mm厚度的狹小空間內(nèi)。Airpods pro也是如此，穿戴設(shè)備是SiP的一大推動力，據(jù)Yole稱，2020年可穿戴SiP市場的業(yè)務(wù)規(guī)模是1.84億美元，預(yù)估到2026年，可穿戴設(shè)備SiP市場將達(dá)到3.98億美元，增長率為14%。
在歌爾微電子看來，在前端環(huán)節(jié)，在向集成化發(fā)展的過程中，Si和III-V族化合物芯片工藝制程不兼容，IC與MEMS工藝不兼容，主動器件與無源器件工藝不兼容，采用SoC無法將不同材料、不同工藝的器件異質(zhì)集成，而SiP可以利用異質(zhì)集成解決不同芯片工藝的兼容問題。此外，SiP還在專利壁壘，開發(fā)成本、研發(fā)周期方面具有優(yōu)勢。在后端環(huán)節(jié)，SiP相對于傳統(tǒng)的PCBA也具有很多優(yōu)點(diǎn)，如減小尺寸、增強(qiáng)性能、延長產(chǎn)品生命周期，降低后端應(yīng)用企業(yè)的設(shè)計難度以及供應(yīng)鏈管理成本，提高產(chǎn)品可靠性等。
發(fā)展SiP業(yè)務(wù)，不僅可以使歌爾微拿下更多的AirPods訂單，還可以使得歌爾微提供從設(shè)計到封測再到成品的一站式服務(wù)。此外，歌爾的整機(jī)業(yè)務(wù)，如耳機(jī)、AR/VR、穿戴設(shè)備等對產(chǎn)品小型化和SiP業(yè)務(wù)的出?？凇?/p>
2020年立訊精密因為收購了緯創(chuàng)資通位于昆山的iPhone工廠及兩家全資子公司，成為蘋果首家中國內(nèi)地代工廠商，切入蘋果iPhone手機(jī)組裝領(lǐng)域。2021年立訊精密便約拿下3%的 iPhone代工訂單。此次據(jù)日經(jīng)亞洲的報道，立訊精密正在為蘋果的AirPod耳機(jī)的構(gòu)建芯片系統(tǒng)級封裝 (SiP)。這對立訊精密來說，也是收獲了高度的認(rèn)可。
今年2月21日，立訊精密發(fā)布公告表示，公司擬定增募資不超過135億元，其中，半導(dǎo)體先進(jìn)封裝及測試產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè)項目擬投資金額9.5億元，該項目主要專注于半導(dǎo)體先進(jìn)封測及測試產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，相關(guān)產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費(fèi)性電子移動終端領(lǐng)域，建設(shè)周期2年。
長遠(yuǎn)來看，發(fā)展好了SiP對兩家公司以后擴(kuò)展其他業(yè)務(wù)也是大有裨益的。例如歌爾微還推出了采用SiP系統(tǒng)級封裝的UWB模組，UWB GSUB-0001和UWB GSUB-0002。而最近，立訊精密也正式參與了車企代工的產(chǎn)業(yè)鏈，提高芯片封裝上的技術(shù)也將提升其在汽車領(lǐng)域的影響力。
另一類是相對出貨量也很大的電子產(chǎn)品終端生產(chǎn)商，如美的、TCL、海信等。據(jù)業(yè)內(nèi)專業(yè)人士告訴筆者，他們的產(chǎn)品種類頗多，雖然不如蘋果手機(jī)等這樣的電子產(chǎn)出出貨量多，但為了保持技術(shù)的先進(jìn)性和功耗等問題，在芯片集成的大趨勢下，這些廠商也有意在向SiP上進(jìn)擊，而且對他們來說，也并不需要增加太多的成本。
再一個是如德賽西威這樣的汽車Tier 1廠商，為了提升自身產(chǎn)品的附加值，提高可靠性和質(zhì)量，再加上SoC逐漸走到極限，所以轉(zhuǎn)向SiP多方布局。
現(xiàn)在汽車電子內(nèi)部的功能越來越多，汽車電子也越發(fā)需要SiP封裝技術(shù)。汽車電子中不同類型、工藝的芯片之間頗多，所以要采用SiP整合的方式形成一個完整的控制系統(tǒng)。目前，SiP方案可微處理器、存儲器、輸入輸出接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等大規(guī)模集成電路及合成發(fā)動機(jī)控制單元。另外，汽車防抱死系統(tǒng)、燃油噴射控制系統(tǒng)、安全氣囊電子系統(tǒng)、方向盤控制系統(tǒng)、輪胎低氣壓報警系統(tǒng)等采用SiP的形式也在不斷增多。
在這樣的背景下，汽車Tier 1廠商德賽西威宣布從2022年開始著手部署SiP車規(guī)級業(yè)務(wù)。這也是國內(nèi)汽車電子領(lǐng)域首家部署SiP業(yè)務(wù)的企業(yè)。據(jù)悉，德賽西威前期已經(jīng)做了大量籌備工作，學(xué)習(xí)并掌握SiP關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)其介紹，德賽西威采用穩(wěn)定性好、重復(fù)性高、可實現(xiàn)植球質(zhì)量自反饋的全自動化植球設(shè)備，提升產(chǎn)品質(zhì)量與效率；利用雙面多角度在線噴淋清洗設(shè)備，保證產(chǎn)品潔凈度；使用高精度、高效率、耐高溫、無空洞的點(diǎn)膠技術(shù)，提升產(chǎn)品可靠性。德賽西威將持續(xù)投入上億資本，打造行業(yè)領(lǐng)先、高精度、高穩(wěn)定性的全自動化SiP線體，其年產(chǎn)能有望在兩年內(nèi)突破150萬臺。
除了上文中提到的這幾大市場，據(jù)行業(yè)人士點(diǎn)出，還有大量工業(yè)和醫(yī)療類領(lǐng)域的分散且單一產(chǎn)品出貨量小的SiP需求，如CT機(jī)器、高鐵、飛機(jī)等這樣的廠商，處于這些領(lǐng)域的企業(yè)不適合、沒必要（不值當(dāng)）或者沒有充足的資本來搭建一條專業(yè)的SiP產(chǎn)線和團(tuán)隊，SiP產(chǎn)品一般較為復(fù)雜，對工程人員的要求多且高。所以這些分散的廠商就需要共用SiP產(chǎn)線，但大的封裝廠又不太喜歡生產(chǎn)此類產(chǎn)品，其中原因包括機(jī)臺的利用率和人工占比等多方面問題。
如同當(dāng)初封裝代工行業(yè)的興起一樣，摩爾精英也看中了這背后“單品小量”但卻整體龐大的SiP需求，自建了SiP工廠。摩爾精英無錫SiP先進(jìn)封測中心的建成就是為了解決市場上多樣化，年產(chǎn)量在1KK左右的產(chǎn)品需求。對SiP封裝廠商來說，可與IC設(shè)計企業(yè)和龐大的終端應(yīng)用企業(yè)緊密合作，以此來滿足這些企業(yè)對產(chǎn)品的各種設(shè)計需求。
莫大康此前曾表示，中國半導(dǎo)體封裝業(yè)必須兩頭抓。首先要大力開發(fā)先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)軍高端市場。如果僅僅聚焦于中低端市場，推出低附加值的產(chǎn)品技術(shù)，企業(yè)很難形成規(guī)模并做強(qiáng)做大。我國封裝企業(yè)必須積極開發(fā)先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合巨大的應(yīng)用市場，走以產(chǎn)品為特色的發(fā)展路徑，SiP、Chiplet等技術(shù)是重點(diǎn)研發(fā)方向。
結(jié)語
從SiP的產(chǎn)業(yè)鏈的變革和變化來看，以后半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈將不再只是傳統(tǒng)的垂直式鏈條，終端的設(shè)備廠商、IC設(shè)計企業(yè)、封測廠商、Foundry等彼此交叉協(xié)作，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級將成為不二選擇。
聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)發(fā)僅為更大范圍傳播，若有異議請聯(lián)系我們修改或刪除：zhangkai@cgbtek.com
COPYRIGHT北京華林嘉業(yè)科技有限公司 版權(quán)所有 京ICP備09080401號
