超越摩爾之路——SiP簡(jiǎn)介

根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體路線(xiàn)組織（ITRS）的定義：SiP為將多個(gè)具有不同功能的有源電子元件與可選無(wú)源器件，以及諸如MEMS或者光學(xué)器件等其他器件優(yōu)先組裝到一起，實(shí)現(xiàn)一定功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件，形成一個(gè)系統(tǒng)或者子系統(tǒng)。

從架構(gòu)上來(lái)講，SiP是將多種功能芯片，包括處理器、存儲(chǔ)器等功能芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整的功能。與SOC（片上系統(tǒng)）相對(duì)應(yīng)。不同的是系統(tǒng)級(jí)封裝是采用不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，而SOC則是高度集成的芯片產(chǎn)品。

1.1. More Moore VS More than Moore——SoC與SiP之比較

SiP是超越摩爾定律下的重要實(shí)現(xiàn)路徑。眾所周知的摩爾定律發(fā)展到現(xiàn)階段，何去何從？行業(yè)內(nèi)有兩條路徑：一是繼續(xù)按照摩爾定律往下發(fā)展，走這條路徑的產(chǎn)品有CPU、內(nèi)存、邏輯器件等，這些產(chǎn)品占整個(gè)市場(chǎng)的50%。另外就是超越摩爾定律的More than Moore路線(xiàn)，芯片發(fā)展從一味追求功耗下降及性能提升方面，轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。這方面的產(chǎn)品包括了模擬/RF器件，無(wú)源器件、電源管理器件等，大約占到了剩下的那50%市場(chǎng)。

針對(duì)這兩條路徑，分別誕生了兩種產(chǎn)品：SoC與SiP。SoC是摩爾定律繼續(xù)往下走下的產(chǎn)物，而SiP則是實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律的重要路徑。兩者都是實(shí)現(xiàn)在芯片層面上實(shí)現(xiàn)小型化和微型化系統(tǒng)的產(chǎn)物。

SoC與SIP是極為相似，兩者均將一個(gè)包含邏輯組件、內(nèi)存組件，甚至包含被動(dòng)組件的系統(tǒng)，整合在一個(gè)單位中。SoC是從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，是將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上。SiP是從封裝的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，將多個(gè)具有不同功能的有源電子元件與可選無(wú)源器件，以及諸如MEMS或者光學(xué)器件等其他器件優(yōu)先組裝到一起，實(shí)現(xiàn)一定功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件。

從集成度而言，一般情況下，SoC只集成AP之類(lèi)的邏輯系統(tǒng)，而SiP集成了AP+mobile DDR，某種程度上說(shuō)SIP=SoC+DDR，隨著將來(lái)集成度越來(lái)越高，emmc也很有可能會(huì)集成到SiP中。

從封裝發(fā)展的角度來(lái)看，因電子產(chǎn)品在體積、處理速度或電性特性各方面的需求考量下，SoC曾經(jīng)被確立為未來(lái)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與發(fā)展方向。但隨著近年來(lái)SoC生產(chǎn)成本越來(lái)越高，頻頻遭遇技術(shù)障礙，造成SoC的發(fā)展面臨瓶頸，進(jìn)而使SiP的發(fā)展越來(lái)越被業(yè)界重視。

1.2. SiP——超越摩爾定律的必然選擇路徑

摩爾定律確保了芯片性能的不斷提升。眾所周知，摩爾定律是半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的“圣經(jīng)”。在硅基半導(dǎo)體上，每18個(gè)月實(shí)現(xiàn)晶體管的特征尺寸縮小一半，性能提升一倍。在性能提升的同時(shí)，帶來(lái)成本的下降，這使得半導(dǎo)體廠(chǎng)商有足夠的動(dòng)力去實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體特征尺寸的縮小。這其中，處理器芯片和存儲(chǔ)芯片是最遵從摩爾定律的兩類(lèi)芯片。以Intel為例，每一代的產(chǎn)品完美地遵循摩爾定律。在芯片層面上，摩爾定律促進(jìn)了性能的不斷往前推進(jìn)。

PCB板并不遵從摩爾定律，是整個(gè)系統(tǒng)性能提升的瓶頸。與芯片規(guī)模不斷縮小相對(duì)應(yīng)的是，PCB板這些年并沒(méi)有發(fā)生太大變化。舉例而言，PCB主板的標(biāo)準(zhǔn)最小線(xiàn)寬從十年前就是3 mil（大約75 um），到今天還是3 mil，幾乎沒(méi)有進(jìn)步。畢竟，PCB并不遵從摩爾定律。因?yàn)镻CB的限制，使得整個(gè)系統(tǒng)的性能提升遇到了瓶頸。比如，由于PCB線(xiàn)寬都沒(méi)變化，所以處理器和內(nèi)存之間的連線(xiàn)密度也保持不變。換句話(huà)說(shuō)，在處理器和內(nèi)存封裝大小不大變的情況下，處理器和內(nèi)存之間的連線(xiàn)數(shù)量不會(huì)顯著變化。而內(nèi)存的帶寬等于內(nèi)存接口位寬 乘以?xún)?nèi)存接口操作頻率。內(nèi)存輸出位寬等于處理器和內(nèi)存之間的連線(xiàn)數(shù)量，在十年間受到PCB板工藝的限制一直是64bit沒(méi)有發(fā)生變化。所以想提升內(nèi)存帶寬只有提高內(nèi)存接口操作頻率。這就限制了整個(gè)系統(tǒng)的性能提升。

SIP是解決系統(tǒng)桎梏的勝負(fù)手。把多個(gè)半導(dǎo)體芯片和無(wú)源器件封裝在同一個(gè)芯片內(nèi)，組成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的芯片，而不再用PCB板來(lái)作為承載芯片連接之間的載體，可以解決因?yàn)镻CB自身的先天不足帶來(lái)系統(tǒng)性能遇到瓶頸的問(wèn)題。以處理器和存儲(chǔ)芯片舉例，因?yàn)橄到y(tǒng)級(jí)封裝內(nèi)部走線(xiàn)的密度可以遠(yuǎn)高于PCB走線(xiàn)密度，從而解決PCB線(xiàn)寬帶來(lái)的系統(tǒng)瓶頸。舉例而言，因?yàn)榇鎯?chǔ)器芯片和處理器芯片可以通過(guò)穿孔的方式連接在一起，不再受PCB線(xiàn)寬的限制，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)帶寬在接口帶寬上的提升。

我們認(rèn)為，SiP不僅是簡(jiǎn)單地將芯片集成在一起。SiP還具有開(kāi)發(fā)周期短；功能更多；功耗更低，性能更優(yōu)良、成本價(jià)格更低，體積更小，質(zhì)量更輕等優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)如下：

SiP工藝分析

SIP 封裝制程按照芯片與基板的連接方式可分為引線(xiàn)鍵合封裝和倒裝焊兩種。

2.1.引線(xiàn)鍵合封裝工藝

引線(xiàn)鍵合封裝工藝主要流程如下:

圓片→圓片減薄→圓片切割→芯片粘結(jié)→引線(xiàn)鍵合→等離子清洗→液態(tài)密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→表面打標(biāo)→分離→最終檢查→測(cè)試→包裝。

圓片減薄

圓片減薄是指從圓片背面采用機(jī)械或化學(xué)機(jī)械（CMP）方式進(jìn)行研磨，將圓片減薄到適合封裝的程度。由于圓片的尺寸越來(lái)越大，為了增加圓片的機(jī)械強(qiáng)度，防止在加工過(guò)程中發(fā)生變形、開(kāi)裂，其厚度也一直在增加。但是隨著系統(tǒng)朝輕薄短小的方向發(fā)展，芯片封裝后模塊的厚度變得越來(lái)越薄，因此在封裝之前一定要將圓片的厚度減薄到可以接受的程度，以滿(mǎn)足芯片裝配的要求。

圓片切割

圓片減薄后，可以進(jìn)行劃片。較老式的劃片機(jī)是手動(dòng)操作的，現(xiàn)在一般的劃片機(jī)都已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。無(wú)論是部分劃線(xiàn)還是完全分割硅片，目前均采用鋸刀，因?yàn)樗鼊澇龅倪吘壵R，很少有碎屑和裂口產(chǎn)生。

芯片粘結(jié)

已切割下來(lái)的芯片要貼裝到框架的中間焊盤(pán)上。焊盤(pán)的尺寸要和芯片大小相匹配，若焊盤(pán)尺寸太大，則會(huì)導(dǎo)致引線(xiàn)跨度太大，在轉(zhuǎn)移成型過(guò)程中會(huì)由于流動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力而造成引線(xiàn)彎曲及芯片位移現(xiàn)象。貼裝的方式可以是用軟焊料（指 Pb-Sn 合金，尤其是含 Sn 的合金）、Au-Si 低共熔合金等焊接到基板上，在塑料封裝中最常用的方法是使用聚合物粘結(jié)劑粘貼到金屬框架上。

引線(xiàn)鍵合

在塑料封裝中使用的引線(xiàn)主要是金線(xiàn)，其直徑一般為0.025mm~0.032mm。引線(xiàn)的長(zhǎng)度常在1.5mm~3mm之間，而弧圈的高度可比芯片所在平面高 0.75mm。

鍵合技術(shù)有熱壓焊、熱超聲焊等。這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是容易形成球形（即焊球技術(shù)），并防止金線(xiàn)氧化。為了降低成本，也在研究用其他金屬絲，如鋁、銅、銀、鈀等來(lái)替代金絲鍵合。熱壓焊的條件是兩種金屬表面緊緊接觸，控制時(shí)間、溫度、壓力，使得兩種金屬發(fā)生連接。表面粗糙（不平整）、有氧化層形成或是有化學(xué)沾污、吸潮等都會(huì)影響到鍵合效果，降低鍵合強(qiáng)度。熱壓焊的溫度在 300℃~400℃，時(shí)間一般為 40ms（通常,加上尋找鍵合位置等程序，鍵合速度是每秒二線(xiàn)）。超聲焊的優(yōu)點(diǎn)是可避免高溫，因?yàn)樗?0kHz~60kHz的超聲振動(dòng)提供焊接所需的能量，所以焊接溫度可以降低一些。將熱和超聲能量同時(shí)用于鍵合，就是所謂的熱超聲焊。與熱壓焊相比，熱超聲焊最大的優(yōu)點(diǎn)是將鍵合溫度從 350℃降到250℃左右（也有人認(rèn)為可以用100℃~150℃的條件），這可以大大降低在鋁焊盤(pán)上形成 Au-Al 金屬間化合物的可能性，延長(zhǎng)器件壽命，同時(shí)降低了電路參數(shù)的漂移。在引線(xiàn)鍵合方面的改進(jìn)主要是因?yàn)樾枰絹?lái)越薄的封裝，有些超薄封裝的厚度僅有0.4mm 左右。所以引線(xiàn)環(huán)（loop）從一般的200 μ m~300 μ m減小到100μm~125μm，這樣引線(xiàn)張力就很大，繃得很緊。另外，在基片上的引線(xiàn)焊盤(pán)外圍通常有兩條環(huán)狀電源 / 地線(xiàn)，鍵合時(shí)要防止金線(xiàn)與其短路，其最小間隙必須>625 μ m，要求鍵合引線(xiàn)必須具有高的線(xiàn)性度和良好的弧形。

等離子清洗

清洗的重要作用之一是提高膜的附著力，如在Si 襯底上沉積 Au 膜，經(jīng) Ar 等離子體處理掉表面的碳?xì)浠衔锖推渌廴疚?，明顯改善了 Au 的附著力。等離子體處理后的基體表面，會(huì)留下一層含氟化物的灰色物質(zhì)，可用溶液去掉。同時(shí)清洗也有利于改善表面黏著性和潤(rùn)濕性。

液態(tài)密封劑灌封

將已貼裝好芯片并完成引線(xiàn)鍵合的框架帶置于模具中，將塑封料的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在 90℃~95℃之間），然后放進(jìn)轉(zhuǎn)移成型機(jī)的轉(zhuǎn)移罐中。在轉(zhuǎn)移成型活塞的壓力之下，塑封料被擠壓到澆道中，并經(jīng)過(guò)澆口注入模腔（在整個(gè)過(guò)程中，模具溫度保持在 170℃~175℃左右）。塑封料在模具中快速固化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓，使得模塊達(dá)到一定的硬度，然后用頂桿頂出模塊，成型過(guò)程就完成了。對(duì)于大多數(shù)塑封料來(lái)說(shuō)，在模具中保壓幾分鐘后，模塊的硬度足可以達(dá)到允許頂出的程度，但是聚合物的固化（聚合）并未全部完成。由于材料的聚合度（固化程度）強(qiáng)烈影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱應(yīng)力，所以促使材料全部固化以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)于提高器件可靠性是十分重要的，后固化就是為了提高塑封料的聚合度而必需的工藝步驟，一般后固化條件為 170℃~175℃，2h~4h。

液態(tài)密封劑灌封

目前業(yè)內(nèi)采用的植球方法有兩種：“錫膏”+“錫球”和“助焊膏”+ “錫球”。“錫膏”+“錫球”植球方法是業(yè)界公認(rèn)的最好標(biāo)準(zhǔn)的植球法，用這種方法植出的球焊接性好、光澤好，熔錫過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)焊球偏置現(xiàn)象，較易控制，具體做法就是先把錫膏印刷到 BGA 的焊盤(pán)上，再用植球機(jī)或絲網(wǎng)印刷在上面加上一定大小的錫球，這時(shí)錫膏起的作用就是粘住錫球，并在加溫的時(shí)候讓錫球的接觸面更大，使錫球的受熱更快更全面，使錫球熔錫后與焊盤(pán)焊接性更好并減少虛焊的可能。

表面打標(biāo)

打標(biāo)就是在封裝模塊的頂表面印上去不掉的、字跡清楚的字母和標(biāo)識(shí)，包括制造商的信息、國(guó)家、器件代碼等，主要是為了識(shí)別并可跟蹤。打碼的方法有多種，其中最常用的是印碼方法，而它又包括油墨印碼和激光印碼二種。

分離

為了提高生產(chǎn)效率和節(jié)約材料，大多數(shù) SIP 的組裝工作都是以陣列組合的方式進(jìn)行，在完成模塑與測(cè)試工序以后進(jìn)行劃分，分割成為單個(gè)的器件。劃分分割可以采用鋸開(kāi)或者沖壓工藝，鋸開(kāi)工藝靈活性比較強(qiáng)，也不需要多少專(zhuān)用工具，沖壓工藝則生產(chǎn)效率比較高、成本較低，但是需要使用專(zhuān)門(mén)的工具。

2.2.倒裝焊工藝

和引線(xiàn)鍵合工藝相比較倒裝焊工藝具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）倒裝焊技術(shù)克服了引線(xiàn)鍵合焊盤(pán)中心距極限的問(wèn)題；

（2）在芯片的電源 /地線(xiàn)分布設(shè)計(jì)上給電子設(shè)計(jì)師提供了更多的便利；

（3）通過(guò)縮短互聯(lián)長(zhǎng)度，減小 RC 延遲，為高頻率、大功率器件提供更完善的信號(hào)；

（4）熱性能優(yōu)良，芯片背面可安裝散熱器；

（5）可靠性高，由于芯片下填料的作用，使封裝抗疲勞壽命增強(qiáng)；

（6）便于返修。

以下是倒裝焊的工藝流程（與引線(xiàn)鍵合相同的工序部分不再進(jìn)行單獨(dú)說(shuō)明）：圓片→焊盤(pán)再分布→圓片減薄、制作凸點(diǎn)→圓片切割→倒裝鍵合、下填充→包封→裝配焊料球→回流焊→表面打標(biāo)→分離→最終檢查→測(cè)試→包裝。

焊盤(pán)再分布

為了增加引線(xiàn)間距并滿(mǎn)足倒裝焊工藝的要求，需要對(duì)芯片的引線(xiàn)進(jìn)行再分布。

制作凸點(diǎn)

焊盤(pán)再分布完成之后，需要在芯片上的焊盤(pán)添加凸點(diǎn)，焊料凸點(diǎn)制作技術(shù)可采用電鍍法、化學(xué)鍍法、蒸發(fā)法、置球法和焊膏印刷法。目前仍以電鍍法最為廣泛，其次是焊膏印刷法。

倒裝鍵合、下填充

在整個(gè)芯片鍵合表面按柵陣形狀布置好焊料凸點(diǎn)后，芯片以倒扣方式安裝在封裝基板上，通過(guò)凸點(diǎn)與基板上的焊盤(pán)實(shí)現(xiàn)電氣連接，取代了WB和TAB 在周邊布置端子的連接方式。倒裝鍵合完畢后，在芯片與基板間用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行填充，可以減少施加在凸點(diǎn)上的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，比不進(jìn)行填充的可靠性提高了1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。

SiP——為應(yīng)用而生

3.1.主要應(yīng)用領(lǐng)域

SiP的應(yīng)用非常廣泛，主要包括：無(wú)線(xiàn)通訊、汽車(chē)電子、醫(yī)療電子、計(jì)算機(jī)、軍用電子等。

應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域。SiP在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的應(yīng)用最早，也是應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。在無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域，對(duì)于功能傳輸效率、噪聲、體積、重量以及成本等多方面要求越來(lái)越高，迫使無(wú)線(xiàn)通訊向低成本、便攜式、多功能和高性能等方向發(fā)展。SiP是理想的解決方案，綜合了現(xiàn)有的芯核資源和半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢(shì)，降低成本，縮短上市時(shí)間，同時(shí)克服了SOC中諸如工藝兼容、信號(hào)混合、噪聲干擾、電磁干擾等難度。手機(jī)中的射頻功放，集成了頻功放、功率控制及收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等功能，完整的在SiP中得到了解決。

汽車(chē)電子是SiP的重要應(yīng)用場(chǎng)景。汽車(chē)電子里的SiP應(yīng)用正在逐漸增加。以發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）舉例，ECU由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。各類(lèi)型的芯片之間工藝不同，目前較多采用SiP的方式將芯片整合在一起成為完整的控制系統(tǒng)。另外，汽車(chē)防抱死系統(tǒng)(ABS)、燃油噴射控制系統(tǒng)、安全氣囊電子系統(tǒng)、方向盤(pán)控制系統(tǒng)、輪胎低氣壓報(bào)警系統(tǒng)等各個(gè)單元，采用SiP的形式也在不斷增多。此外，SIP技術(shù)在快速增長(zhǎng)的車(chē)載辦公系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)中也獲得了成功的應(yīng)用。

醫(yī)療電子需要可靠性和小尺寸相結(jié)合，同時(shí)兼具功能性和壽命。在該領(lǐng)域的典型應(yīng)用為可植入式電子醫(yī)療器件，比如膠囊式內(nèi)窺鏡。內(nèi)窺鏡由光學(xué)鏡頭、圖像處理芯片、射頻信號(hào)發(fā)射器、天線(xiàn)、電池等組成。其中圖像處理芯片屬于數(shù)字芯片、射頻信號(hào)發(fā)射器則為模擬芯片、天線(xiàn)則為無(wú)源器件。將這些器件集中封裝在一個(gè)SiP之內(nèi)，可以完美地解決性能和小型化的要求。

SiP在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用主要來(lái)自于將處理器和存儲(chǔ)器集成在一起。以GPU舉例，通常包括圖形計(jì)算芯片和SDRAM。而兩者的封裝方式并不相同。圖形計(jì)算方面都采用標(biāo)準(zhǔn)的塑封焊球陣列多芯片組件方式封裝，而這種方式對(duì)于SDRAM并不適合。因此需要將兩種類(lèi)型的芯片分別封裝之后，再以SiP的形式封裝在一起。

SiP在其他消費(fèi)類(lèi)電子中也有很多應(yīng)用。這其中包括了ISP（圖像處理芯片）、藍(lán)牙芯片等。ISP是數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、攝像頭、玩具等電子產(chǎn)品的核心器件，其通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后實(shí)現(xiàn)圖像的處理、顯示和存儲(chǔ)。圖像傳感器包括一系列不同類(lèi)型的元器件，如CCD、COMS圖像傳感器、接觸圖像傳感器、電荷載入器件、光學(xué)二極管陣列、非晶硅傳感器等，SiP技術(shù)無(wú)疑是一種理想的封裝技術(shù)解決方案。

藍(lán)牙系統(tǒng)一般由無(wú)線(xiàn)部分、鏈路控制部分、鏈路管理支持部分和主終端接口組成，SiP技術(shù)可以使藍(lán)牙做得越來(lái)越小迎合了市場(chǎng)的需求，從而大力推動(dòng)了藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用。SiP完成了在一個(gè)超小型封裝內(nèi)集成了藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)功能所需的全部原件（無(wú)線(xiàn)電、基帶處理器、ROM、濾波器及其他分立元件）。

軍事電子產(chǎn)品具有高性能、小型化、多品種和小批量等特點(diǎn)，SiP技術(shù)順應(yīng)了軍事電子的應(yīng)用需求，因此在這一技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)和發(fā)展前景。SiP產(chǎn)品涉及衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、飛機(jī)、導(dǎo)彈、雷達(dá)、巨型計(jì)算機(jī)等軍事裝備，最具典型性的應(yīng)用產(chǎn)品是各種頻段的收發(fā)組件。

3.2.SiP——為智能手機(jī)量身定制

手機(jī)輕薄化帶來(lái)SiP需求增長(zhǎng)。手機(jī)是SiP封裝最大的市場(chǎng)。隨著智能手機(jī)越做越輕薄，對(duì)于SiP的需求自然水漲船高。從2011-2015，各個(gè)品牌的手機(jī)厚度都在不斷縮減。輕薄化對(duì)組裝部件的厚度自然有越來(lái)越高的要求。以iPhone 6s為例，已大幅縮減PCB的使用量，很多芯片元件都會(huì)做到SiP模塊里，而到了iPhone8，有可能是蘋(píng)果第一款全機(jī)采用SiP的手機(jī)。這意味著，iPhone8一方面可以做得更加輕薄，另一方面會(huì)有更多的空間容納其他功能模塊，比如說(shuō)更強(qiáng)大的攝像頭、揚(yáng)聲器，以及電池。

從蘋(píng)果產(chǎn)品看SiP應(yīng)用。蘋(píng)果是堅(jiān)定看好SiP應(yīng)用的公司，蘋(píng)果在之前Apple Watch上就已經(jīng)使用了SiP封裝。

除了手表以外，蘋(píng)果手機(jī)中使用SiP的顆數(shù)也在逐漸增多。列舉有：觸控芯片，指紋識(shí)別芯片，RFPA等。

觸控芯片。在Iphone6中，觸控芯片有兩顆，分別由Broadcom和TI提供，而在6S中，將這兩顆封在了同一個(gè)package內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了SiP的封裝。而未來(lái)會(huì)進(jìn)一步將TDDI整個(gè)都封裝在一起。iPhone6s中展示了新一代的3D Touch技術(shù)。觸控感應(yīng)檢測(cè)可以穿透絕緣材料外殼，通過(guò)檢測(cè)人體手指帶來(lái)的電壓變化，判斷出人體手指的觸摸動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。而觸控芯片就是要采集接觸點(diǎn)的電壓值，將這些電極電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)信號(hào)，并根據(jù)坐標(biāo)信號(hào)控制手機(jī)做出相應(yīng)功能的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)其控制功能。3D Touch的出現(xiàn)，對(duì)觸控模組的處理能力和性能提出了更高的要求，其復(fù)雜結(jié)構(gòu)要求觸控芯片采用SiP組裝，觸覺(jué)反饋功能加強(qiáng)其操作友好性。

指紋識(shí)別同樣采用了SiP封裝。將傳感器和控制芯片封裝在一起，從iPhone 5開(kāi)始，就采取了相類(lèi)似的技術(shù)。

RFPA模塊。手機(jī)中的RFPA是最常用SiP形式的。iPhone 6S也同樣不例外，在iPhone 6S中，有多顆RFPA芯片，都是采用了SiP。

按照蘋(píng)果的習(xí)慣，所有應(yīng)用成熟的技術(shù)會(huì)傳給下一代，我們判斷，即將問(wèn)世的蘋(píng)果iPhone7會(huì)更多地采取SiP技術(shù)，而未來(lái)的iPhone7s、iPhone8會(huì)更全面，更多程度的利用SiP技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部空間的壓縮。

快速增長(zhǎng)的SiP市場(chǎng)

4.1.市場(chǎng)規(guī)模&滲透率迅速提升

2013-2016SiP市場(chǎng)CAGR=15%。2014年全球SiP產(chǎn)值約為48.43億美元，較2013年成長(zhǎng)12.4%左右；2015年在智慧型手機(jī)仍持續(xù)成長(zhǎng)，以及Apple Watch等穿戴式產(chǎn)品問(wèn)世下，全球SiP產(chǎn)值估計(jì)達(dá)到55.33億美元，較2014年成長(zhǎng)14.3%。

2016年，雖然智慧型手機(jī)可能逐步邁入成熟期階段，難有大幅成長(zhǎng)的表現(xiàn)，但SiP在應(yīng)用越趨普及的趨勢(shì)下，仍可呈現(xiàn)成長(zhǎng)趨勢(shì)，因此，預(yù)估2016年全球SiP產(chǎn)值仍將可較2015年成長(zhǎng)17.4%，來(lái)到64.94億美元。

市場(chǎng)滲透率將迅速提升。我們預(yù)計(jì)，SiP在智能手機(jī)中的滲透率將從2016年的10%迅速提升到2018年的40%。在輕薄化趨勢(shì)已經(jīng)確定的情況下，能完美實(shí)現(xiàn)輕薄化要求的SiP理應(yīng)會(huì)得到更多的應(yīng)用。不止是蘋(píng)果，我們預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)智能手機(jī)廠(chǎng)商也會(huì)迅速跟進(jìn)。此外，滲透率提升不單是采用SiP的智能手機(jī)會(huì)增多，在智能手機(jī)中使用的SiP的顆數(shù)也會(huì)增加。兩個(gè)效應(yīng)疊加驅(qū)使SiP的增量市場(chǎng)迅速擴(kuò)大。

我們測(cè)算SiP在智能手機(jī)市場(chǎng)未來(lái)三年內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模。假設(shè)SiP的單價(jià)每年降價(jià)10%，智能手機(jī)出貨量年增3%?？梢钥吹?，SiP在智能手機(jī)中的新增市場(chǎng)規(guī)模CAGR=192%,非?？捎^。

4.2.從制造到封測(cè)——逐漸融合的SiP產(chǎn)業(yè)鏈

從產(chǎn)業(yè)鏈的變革、產(chǎn)業(yè)格局的變化來(lái)看，今后電子產(chǎn)業(yè)鏈將不再只是傳統(tǒng)的垂直式鏈條：終端設(shè)備廠(chǎng)商——IC設(shè)計(jì)公司——封測(cè)廠(chǎng)商、Foundry廠(chǎng)、IP設(shè)計(jì)公司，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)將同時(shí)調(diào)動(dòng)封裝廠(chǎng)商、基板廠(chǎng)商、材料廠(chǎng)、IC設(shè)計(jì)公司、系統(tǒng)廠(chǎng)商、Foundry廠(chǎng)、器件廠(chǎng)商（如TDK、村田）、存儲(chǔ)大廠(chǎng)（如三星）等彼此交叉協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。未來(lái)系統(tǒng)將帶動(dòng)封裝業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，反之高端封裝也將推動(dòng)系統(tǒng)終端繁榮。未來(lái)系統(tǒng)廠(chǎng)商與封裝廠(chǎng)的直接對(duì)接將會(huì)越來(lái)越多，而IC設(shè)計(jì)公司則將可能向IP設(shè)計(jì)或者直接出售晶圓兩個(gè)方向去發(fā)展。

近年來(lái)，部分晶圓代工廠(chǎng)也在客戶(hù)一次購(gòu)足的服務(wù)需求下(Turnkey Service)，開(kāi)始擴(kuò)展業(yè)務(wù)至下游封測(cè)端，以發(fā)展SiP等先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)打造一條龍服務(wù)模式，滿(mǎn)足上游IC設(shè)計(jì)廠(chǎng)或系統(tǒng)廠(chǎng)。然而，晶圓代工廠(chǎng)發(fā)展SiP等先進(jìn)封裝技術(shù)，與現(xiàn)有封測(cè)廠(chǎng)商間將形成微妙的競(jìng)合關(guān)系。首先，晶圓代工廠(chǎng)基于晶圓制程優(yōu)勢(shì)，擁有發(fā)展晶圓級(jí)封裝技術(shù)的基本條件，跨入門(mén)檻并不甚高。因此，晶圓代工廠(chǎng)可依產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)與上游客戶(hù)需求，在完成晶圓代工相關(guān)制程后，持續(xù)朝晶圓級(jí)封裝等后段領(lǐng)域邁進(jìn)，以完成客戶(hù)整體需求目標(biāo)。這對(duì)現(xiàn)有封測(cè)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，可能形成一定程度的競(jìng)爭(zhēng)。

由于封測(cè)廠(chǎng)幾乎難以向上游跨足晶圓代工領(lǐng)域，而晶圓代工廠(chǎng)卻能基于制程技術(shù)優(yōu)勢(shì)跨足下游封測(cè)代工，尤其是在高階SiP領(lǐng)域方面；因此，晶圓代工廠(chǎng)跨入SiP封裝業(yè)務(wù)，將與封測(cè)廠(chǎng)從單純上下游合作關(guān)系，轉(zhuǎn)向微妙的競(jìng)合關(guān)系。

封測(cè)廠(chǎng)一方面可朝差異化發(fā)展以區(qū)隔市場(chǎng)，另一方面也可選擇與晶圓代工廠(chǎng)進(jìn)行技術(shù)合作，或是以技術(shù)授權(quán)等方式，搭配封測(cè)廠(chǎng)龐大的產(chǎn)能基礎(chǔ)進(jìn)行接單量產(chǎn)，共同擴(kuò)大市場(chǎng)。此外，晶圓代工廠(chǎng)所發(fā)展的高階異質(zhì)封裝，其部份制程步驟仍須專(zhuān)業(yè)封測(cè)廠(chǎng)以現(xiàn)有技術(shù)協(xié)助完成，因此雙方仍有合作立基點(diǎn)。

4.3.SiP行業(yè)標(biāo)的

日月光+環(huán)旭電子：

全球主要封測(cè)大廠(chǎng)中，日月光早在2010年便購(gòu)并電子代工服務(wù)廠(chǎng)(EMS)--環(huán)旭電子，以本身封裝技術(shù)搭配環(huán)電在模組設(shè)計(jì)與系統(tǒng)整合實(shí)力，發(fā)展SiP技術(shù)。使得日月光在SiP技術(shù)領(lǐng)域維持領(lǐng)先地位，并能夠陸續(xù)獲得手機(jī)大廠(chǎng)蘋(píng)果的訂單，如Wi-Fi、處理器、指紋辨識(shí)、壓力觸控、MEMS等模組，為日月光帶來(lái)后續(xù)成長(zhǎng)動(dòng)力。

此外，日月光也與DRAM制造大廠(chǎng)華亞科策略聯(lián)盟，共同發(fā)展SiP范疇的TSV 2.5D IC技術(shù)；由華亞科提供日月光硅中介層(Silicon Interposer)的硅晶圓生產(chǎn)制造，結(jié)合日月光在高階封測(cè)的制程能力，擴(kuò)大日月光現(xiàn)有封裝產(chǎn)品線(xiàn)。

不僅如此，日月光也與日本基板廠(chǎng)商TDK合作，成立子公司日月陽(yáng)，生產(chǎn)集成電路內(nèi)埋式基板，可將更多的感測(cè)器與射頻元件等晶片整合在尺寸更小的基板上，讓SiP電源耗能降低，體積更小，以適應(yīng)可穿戴裝置與物聯(lián)網(wǎng)的需求。

日月光今年主要成長(zhǎng)動(dòng)力將來(lái)自于SiP，1H2016 SiP營(yíng)收已近20億美元，預(yù)期未來(lái)5-10年，SiP會(huì)是公司持續(xù)增長(zhǎng)的動(dòng)力。日月光旗下的環(huán)旭電子繼拿下A公司的穿戴式手表SiP大單之后，也再拿下第二家美系大廠(chǎng)智慧手表SiP訂單，預(yù)定明年出貨。

安靠：

全球第二大封測(cè)廠(chǎng)安靠則是將韓國(guó)廠(chǎng)區(qū)作為發(fā)展SiP的主要基地。除了2013

年加碼投資韓國(guó)，興建先進(jìn)廠(chǎng)房與全球研發(fā)中心之外；安靠目前SiP技術(shù)主要應(yīng)用于影像感測(cè)器與動(dòng)作感測(cè)器等產(chǎn)品。安靠Q2 2016財(cái)報(bào)顯示，來(lái)自中國(guó)中高端智能手機(jī)對(duì)WLCSP和SiP的需求是公司增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?/p>

矽品：

全球第三大暨***第二大封測(cè)廠(chǎng)矽品，則是布局IC整合型SiP，以扇出型疊層封裝(FO PoP)技術(shù)為主，其主要應(yīng)用于智慧型手機(jī)，目前與兩岸部分手機(jī)芯片大廠(chǎng)合作中，2016年可望正式量產(chǎn)。

由于矽品在模組設(shè)計(jì)與系統(tǒng)整合方面較為欠缺，因此近期積極尋求與EMS大廠(chǎng)鴻海策略聯(lián)盟，以結(jié)合該公司在模組設(shè)計(jì)與系統(tǒng)整合能力，讓SiP技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展更趨完整。

長(zhǎng)電+星科金朋：

長(zhǎng)電是國(guó)內(nèi)少數(shù)可以達(dá)到國(guó)際技術(shù)水平的半導(dǎo)體封測(cè)企業(yè)，2015年攜手中芯國(guó)際及國(guó)家大基金，以7.8億美元收購(gòu)新加坡星科金朋，全球排名由第六晉級(jí)至第四。公司在SIP封裝方面具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已成功開(kāi)發(fā)了RF-SIM；Micro SD；USB；FC-BGA；LGA module等一系列產(chǎn)品。

原本位居全球第四大封測(cè)廠(chǎng)的星科金朋也在韓國(guó)廠(chǎng)區(qū)積極開(kāi)發(fā)SiP技術(shù)，但因整體營(yíng)運(yùn)狀況不如前三大廠(chǎng)，因此難以投入大額資本以擴(kuò)充SiP規(guī)模。不過(guò)，隨著江蘇長(zhǎng)電并購(gòu)星科金朋而帶來(lái)資金，將能夠結(jié)合原本星科金朋的技術(shù)，將SiP繼續(xù)做大。長(zhǎng)電科技將投入4.75億美金擴(kuò)充SiP項(xiàng)目，目前星科金朋韓國(guó)廠(chǎng)已經(jīng)正式量產(chǎn)，產(chǎn)能利用率95%以上，主要為A客戶(hù)供貨。我們預(yù)計(jì)，未來(lái)隨著A客戶(hù)BOM中SiP量的增多，將給公司帶來(lái)極大彈性。

推薦邏輯

SiP代表了行業(yè)發(fā)展方向。芯片發(fā)展從一味追求功耗下降及性能提升（摩爾定律），轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求（超越摩爾定律），SiP是實(shí)現(xiàn)的重要路徑。SiP從終端電子產(chǎn)品角度出發(fā)，不是一味關(guān)注芯片本身的性能/功耗，而是實(shí)現(xiàn)整個(gè)終端電子產(chǎn)品的輕薄短小、多功能、低功耗，在行動(dòng)裝置與穿戴裝置等輕巧型產(chǎn)品興起后，SiP需求日益顯現(xiàn)。

SiP在智能手機(jī)里的滲透率在迅速提升。SiP市場(chǎng)2013-2015的CAGR達(dá)到16%，高于智能手機(jī)市場(chǎng)7%的CAGR。隨著智能手機(jī)的輕薄化趨勢(shì)確定，SiP的滲透率將迅速提升，預(yù)計(jì)將從現(xiàn)在的10%到2018年的40%。我們強(qiáng)調(diào)，要重視智能手機(jī)里的任何一個(gè)新變化，在達(dá)到40%的滲透率之前，都是值得關(guān)注的快速成長(zhǎng)期。

從行業(yè)配置角度看，SiP尚未完全Price in，有成長(zhǎng)空間。安靠和日月光在Q2財(cái)報(bào)中，不約而同給出環(huán)比增長(zhǎng)的原因之一來(lái)自于SiP封裝的放量。同時(shí)，蘋(píng)果確定在新機(jī)型中使用多顆SiP,而國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商尚未開(kāi)始跟上。我們測(cè)算2018年潛在的SiP增量空間為96億美元，從行業(yè)配置角度看，目前SiP的成長(zhǎng)尚未被市場(chǎng)充分認(rèn)識(shí)，有足夠的上升空間。我們認(rèn)為，國(guó)內(nèi)的上市公司中，長(zhǎng)電科技（收購(gòu)的星科金朋為A客戶(hù)提供SiP產(chǎn)品）、環(huán)旭電子(Apple watch SiP供應(yīng)商)將深度受益于SiP行業(yè)的發(fā)展，推薦關(guān)注。