为什么iphone x采用这个封装技术?

MEMS 2017-09-27 15:53 次阅读

前段时间,苹果iPhone 8/8 Plus/X智能手机的发布吸引了整个业界的目光,最新苹果手机在采用大量新功能的同时,继续保持了机身的超薄设计,实际上,在苹果超薄机身设计的背后,是新工艺技术的普及,不出意外,苹果iPhone 8/8 Plus/X手机将继续采用一个新封装技术,它就是系统封装(SiP)技术 ,这个技术在苹果iPhone7和Apple watch上都获得了应用。

一、为什么需要SIP封装?

SIP封装是一种新封装技术,SiP 将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整子系统。与 SOC (芯片级系统)不同的是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式,而 SOC 则是高度集成的单芯片产品。SiP可以集成不同的主动、被动器件,如基于CMOS、GaAs、GaN、MEMS工艺的多种被动元件等,随着智能手机、智能设备小型化需求,大大推动了SiP封装技术的发展。

SIP结构

SIP封装技术采取多种裸芯片或模块进行排列组装,若就排列方式进行区分可大体分为平面2D封装和3D封装的结构。相对于2D封装,采用堆叠的3D封装技术又可以增加使用晶圆或模块的数量,从而在垂直方向上增加了可放置晶圆的层数,进一步增强SIP技术的功能整合能力。而内部接合技术可以是单纯的线键合(Wire Bonding),也可使用倒装芯片(Flip Chip),也可二者混用。

几种SIP封装形式

另外,除了2D与3D的封装结构外,还可以采用多功能性基板整合组件的方式——将不同组件内藏于多功能基板中,达到功能整合的目的。不同的芯片排列方式,与不同的内部接合技术搭配,使SIP的封装形态产生多样化组合,并可进行定制化操作。

从苹果iPhone7的拆解来看,iPhone7采用了SiP、WLCSP等先进封装,如安华高的PA采用了SiP封装,Skyworks的PA也是SiP封装。在产品小型化推动下,SiP封装技术渗透率加速,业内专家预计从2015年到2020年,全球先进封装市场年符合增长率预计为7%,2020年中国先进封装市场规模可达40亿美元。

这五点因素推动了SiP封装技术的发展:

1、封装元件的高度、尺寸微型化

2、射频、模拟、存储等多种不同元件的集成

3、不同工艺晶圆芯片可以支持不同封装融合;

4、系统提高信号完整性降低功耗;

5、系统需要灵活性和可重构性;

还有就是厂商要通过减少系统BOM和复杂性,简化产品板级设计、减少PCB层数,降低研发成本,尽快推向市场。

SiP封装技术也是超越摩尔定律的有效举措,众所周知摩尔定律发展到现阶段已经遇到了瓶颈,业内分为两条路径:一是继续按照摩尔定律往下发展,走这条路径的产品有 CPU 、内存、逻辑器件等,这些产品占整个市场的 50% 。另外就是超越摩尔定律的 More than Moore 路线,芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方面,转向更加务实的满足市场的需求。这方面的产品包括了模拟 /RF 器件,无源器件、电源管理器件等,大约占到了剩下的那 50% 市场最后一点就是厂商要通过减少系统BOM和复杂性,简化产品板级设计、减少PCB层数,降低研发成本,尽快推向市场。针对这两条路径,分别诞生了两种产品: SoC 与 SiP。 SoC是摩尔定律继续往下走下的产物,而 SiP 则通过系统级封装实现超越摩尔定律。 两者都是实现在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。

他表示SiP封装可以应用到智能手机、可穿戴、医疗保健等领域,例如在手机领域,可以进行SiP封装的功能模块包括射频、WiFi蓝牙、PA等等。

二、SiP封装的九大优势

目前全球大的封装厂都在积极引进SiP封装,数据显示2015年Amkor Technology来自先进系统级封装(SiP)的收益为7.25亿美元,年成长率16%!

SiP封装有以下九大优点:

 (1)封装效率大大提高,SIP封装技术在同一封装体内加多个芯片,大大减少了封装体积。两芯片加使面积比增加到170%,三芯片装可使面积比增至250%。   

(2)由於SIP封装不同於SOC无需版图级布局布线,从而减少了设计、验证和调试的复杂性和缩短了系统实现的时间。即使需要局部改动设计,也比SOC要简单容易得多。大幅度的缩短产品上市场的时间。   

(3)SIP封装实现了以不同的工艺、材料制作的芯片封装可形成一个系统,实现嵌入集成无源元件的梦幻组合。   

(4)降低系统成本。比如一个专用的集成电路系统,采用SIP封装技术可比SOC节省更多的系统设计和生产费用。   

(5)SIP封装技术可以使多个封装合二为一,可使总的焊点大为减少,也可以显着减小封装体积、重量,缩短元件的连接路线,从而使电性能得以提高。   

(6)SIP封装采用一个封装体实现了一个系统目标产品的全部互连以及功能和性能参数,可同时利用引线键合与倒装焊互连以及其他IC芯片直接内连技术。   

(7)SIP封装可提供低功耗和低噪音的系统级连接,在较高的频率下工作可获得几乎与SOC相等的汇流排宽度。   

(8)SIP封装具有良好的抗机械和化学腐蚀的能力以及高的可靠性。  

(9)与传统的芯片封装不同,SIP封装不仅可以处理数字系统,还可以应用於光通信、传感器以及微机电MEMS等领域。

不过,SIP封装在实现方面也有很多挑战,需要系统厂商、芯片厂商和封测企业密切合作,为了帮助SIP封装上下游企业更好沟通,中国第一个系统级封装(SiP)大会 —— SiP中国大会将于2017年10月19 - 20日深圳蛇口希尔顿南海酒店隆重召开。

 

原文标题:不出意外,苹果iPhone 8/8 Plus/X将继续采用这个封装技术

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