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                  SIP在國際電子展上表現要面臨什么樣的挑戰
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                  SIP在國際電子展上表現要面臨什么樣的挑戰
                  發布時間: 2019-09-19
                  瀏覽次數: 523
                  9月10日到11日,由博聞創意會展(深圳)有限公司主辦的“第三屆中國系統級封裝大會”(SiP Conference China 2019)已經在深圳舉辦完成了。在本次大會上,SiP封裝產業鏈上的多家公司分享了面向5G、手機、loT和可穿戴設備等應用的SiP系統解決方案,并圍繞SiP測試、組裝工藝與技術,帶來先進的5G材料和基片解決方案,共同探尋SiP業務與技術趨勢。
                  SiP發展趨勢
                  從手機射頻前端近幾年的變化,可以看出,手機射頻前端模塊的集成度越來越高??纱┐髟O備的集成度也越來越高。
                  近年來,SiP產品的市場需求正在迅猛增長,以前,SiP產品主要應用在相對較小的PCB設計和低功耗產品應用中,比如手機、數碼相機和汽車電子等。但現在,隨著5G、AI和物聯網部署的快速推進,SiP產品需求快速增長。比如現在的智能手機一般需要8~16個SiP產品,可穿戴產品未來會將所有功能都封裝進一個SiP產品內。會上多位演講嘉賓都提到5G手機將會需要更多的SiP產品。智能手機中用到SiP產品的地方有音頻放大器、電源管理、射頻前端、觸摸屏驅動器,以及WiFi和藍牙等等。SiP供應鏈上的玩家主要分為垂直整合系統公司,比如蘋果;定制化系統公司,比如vivo;小芯片方案供應商,比如高通;以及OSAT/EMS,比如Amkor、JCET、富士康等。但系統集成度方式其實有三種:SoC、SiP和SoB。這三種方式也各有其優缺點。
                  SoC(System on Chip,系統級芯片)是將多種功能集成在同一芯片上。其優點顯而易見,它具有最高的集成度,更好的性能、更低的功耗和傳輸成本;缺點是有很高的技術門檻,開發周期(TTM)會比較長,一般需要50~60周,還有就是不夠靈活和受摩爾定律的影響。
                  SiP是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現一個基本完整的功能。其主流封裝形式是BGA。的優勢是可以異構集成,開發周期24~29周。
                  SoB(System on Board)則是基于基板方式的封裝。開發周期一般是12到15周。生命周期24~29周。
                  一般來說,對生命周期相對較長的產品來說,SoC將作為需要產品的核心;如果對產品開發周期要求高、生命周期短、面積小、靈活性高的產品,則更傾向于使用SiP或者SoB。比如vivo封裝技術專家楊俊在系統級封裝大會上就表示,目前vivo使用得更多的是SoB和SiP封裝形式。
                  SiP面臨的EDA挑戰
                  5G射頻前端對SiP的需求特別大,但隨著封裝越來越緊湊,未來還可能需要將毫米波波段集成進去,因此SiP產品的電磁(EM)仿真變得越來越重要。也就是說SiP產品需要進行精確的3D EM仿真。
                  芯禾科技工程副總裁代文亮博士表示,目前沒有單一的電磁場求解技術可以解決今天所有的挑戰。商業電磁場仿真工具也一直在創新中,目前可以提供電磁場仿真工具的企業有芯禾科技、NI、Mentor,以及Cadence等廠商。
                  芯禾科技可以提供的工具有IRIS、iModeler和Metis。
                  其中IRIS工具已經可以支持主流的代工廠工藝,包括TSMC、UMC、SMIC、Globalfoundries,以及三星等。而且已通過了多個代工廠的工藝節點認證。
                  Mentor也將其在芯片仿真領域的優勢帶入了SiP領域中來了,Mentor, a Siemens Business亞太區先進封裝技術經理紀柏霖在演講中表示,以前只做芯片封裝時,根本不需要考慮布局布線的問題,封裝也不需要另外再做仿真,但SiP產品不一樣,因為不用的芯片是集成在一個基板上的,必須要考慮布局布線和仿真問題,還需要做SI/PI/EMI分析、熱應力分析、LVS/DRC、可靠性分析(ESD),以及可制造性分析等等。
                  SiP面臨的封裝和測試挑戰
                  SiP產品中,如果集成多個射頻芯片的話,其EMI問題可能會變得更加難以處理。矽品精密研發中心處長蔡瀛州介紹了矽品精密的處理方法,可以在封裝前加一層EMI屏蔽罩。
                  他同時介紹了不用應用場景所使用的SiP形式和發展趨勢,比如云端AI和網絡SiP產品常使用FCBGA、2.5D、3D和FO-MCM封裝形式;邊緣AI和設備常使用PoP和FC-ETS封裝形式。高性能計算封裝趨勢正在從開始的FCBGA和2.5D封裝形式向3D封裝轉換。而SiP的測試挑戰是顯而易見的,因為系統復雜度和封裝集成度都增加了,而產品上市時間卻縮短了。那如何緩解SiP最后一步的測試壓力呢?NI給出的解決方案是增加中間段測試。
                  SiP與SoC測試流程中都包含晶圓代工(Foundry)與委外封測代工(OSAT),主要區別體現在OSAT段。在SiP測試的OSAT段測試中,基板(Substrate)、裸片(die)、封裝等的測試會有不同的供應商來做,為了整個流程的質量控制,還會有不同的中間段測試。
                  SiP面臨的清洗設備挑戰
                  對芯片助焊劑臟污清洗不徹底會引起很多問題,比如有機殘留物引起的結晶樹枝狀生長會引起短路,造成器件電氣性能失效;助焊劑殘留會阻止環氧樹脂填充,造成底部填充/塑封在芯片和基座之間產生空洞和分層,進而引起電學失效以及后期溫度沖擊開裂;此外,Flux具有腐蝕性后期影響。
                  芯片清洗過程有四個基本要素,即溫度、機械作用、化學作用和時間,這四個要素缺一不可,他們相互影響且互為補充。清洗過程中,對噴嘴的設計,流量和壓力都有特定的要求。有時候單純增加壓力,并不一定能夠清洗干凈,比如下圖中,清洗液壓力越大,濺射也越大,真正清洗的液體量可能不夠,從而無法清洗干凈。而如果增大流量,降低壓力,清洗效果可能會更好。
                  隨著SiP產品越來越多,參與的企業越來越多,其產業鏈也開始變得更加完整?,F在從晶圓制造、材料供應商、設備廠商、EDA工具廠商,在到測試測量廠商,以及封裝廠商都開始參與到了SiP產業鏈當中了。在摩爾定律放緩后,SiP的應用將會推動摩爾定律繼續向前發展。而之后的今年ELEXCON2019深圳國際電子展將于2019年12月19-21日在深圳會展中心召開,ELEXCON2019將攜同電子展、嵌入式系統展、IoT物聯網展、汽車智能技術與新能源展、智能工廠展幾大版塊強勢出擊,以“物聯中國,智慧未來”為主題,從元件、嵌入式技術到系統解決方案,全面展示在5G、人工智能與IoT、汽車智能技術、新能源等領域的新技術和新產品。還不快速進入觀眾預登記加入我們
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