SiP技術在產品中的應用

        SiP技術在現代產品中的應用主要包含四大領域。

1.SiP在手機中的應用

        手機是現代人最親密的伙伴，人人都離不開手機。SiP最具有代表性的應用就是在手機中的應用。目前，幾乎所有的智能手機中都采用了SiP技術。從蘋果到三星、華為、聯想、HTC等幾乎所有手機廠商，無一例外。

        手機的發展趨勢，是實現模塊化設計，首先將手機的零部件集成為3-4個模塊，然后再逐步集成實現手機功能。

        在手機中，基帶模塊一般采用SiP技術集成，包括基帶處理器、SRAM、Flash，以及一些無源元件。通過芯片堆疊減少面積。根據散熱與布線的情況，將2-3個芯片堆疊。這種解決方案可以將大多數系統的布線轉移到SiP基板中，可以降低OEM廠商對裝配的技術要求，減少PCB主板的復雜性，降低主板成本，并最大限度地縮小手機PCB主板的體積。

        下圖顯示的是應用在蘋果iPhone6的PCB主板以及應用在iPhone6上的A8處理器芯片。

A8處理器采用了PoP(Package on Package)技術，將處理器和移動DRAM集成在一個封裝體中。這種技術在手機處理器芯片的設計中很常見，是目前較低成本的SiP解決方案。

2.SiP在傳感器等領域的應用

      在越來越多的便攜式電子產品中，例如手機、導航儀、數碼相機基本都集成有傳感器。例如指紋識別傳感器，CMOS成像敏感器件，MEMS傳感器等。SiP在這些應用中以尺寸小，成本低，以及便于集成等特性，對于傳感器的成功與否十分關鍵。

       目前較好的CMOS成像傳感器，在一個單獨的傳感器芯片上可以達到上千萬象素。

        要縮小CMOS成像傳感器的體積，并降低成本，要求能夠簡單地將此照相模塊直接插入PCB主板。采用SiP技術可以將透鏡組合集成到標準的封裝內，實現傳感器芯片和透鏡組合之間的精密對準和安裝，并可以簡化透鏡焦距的調整工作。此外，可將驅動器IC和其它的無源元件一起，都安裝在SiP基板的底部，再增加一個柔性連接器就可以很容易被安裝到PCB主板中。

        蘋果最新的Apple Watch中也采用了SiP技術，分別由三家供應商提供。

3.SiP在計算機和互聯網領域的應用

        在計算機、互聯網的許多應用中要求將微處理器ASIC和存儲器集成在一起。這些高速數字器件一般采用SiP技術進行集成。

        在互聯網路由器的分組交換應用裝置中，通常有大規模的ASIC，需要和多達8-16個SDRAM器件進行通信。按照傳統的設計方法，ASIC是封裝在其獨自的BGA封裝內，而存儲器一般是采用標準的TSOP封裝，這些存儲器圍繞著ASIC，一起安置在PCB主板上。此外，還有大約上百個無源器件也一同被安裝在PCB主板上，形成完整的子系統。這種解決方式占用了相當大的主板面積。同時，整個子系統的信號完整性問題，存儲器與ASIC之間通訊時序等問題都需要在主板設計階段來解決。隨著系統復雜性日益增加，主板的復雜程度與成本也越來越難于控制，以至于最終無法接受。

        針對這一情況，采用SiP解決方案將ASIC按照通常的倒裝芯片方法安裝在SiP基板上，存儲器采用FBGA（Fine-Pitch Ball Grid Array）或CSP封裝，然后采用常規的SMT技術將存儲器安置在ASIC周圍的SiP基板上，去耦電容器以及其它的無源器件也同樣被安置在SiP基板上。由于ASIC與存儲器之間的連線都在SiP基板上解決了，PCB主板的復雜程度明顯降低，導電層數減少，主板的成本也明顯降低。

此外，SiP作為系統中的一個單獨的功能模塊，可以很方便地被安置在一系列產品中的其它PCB或者整機系統中去，提高了系統的復用性。

4. SiP在航空航天和軍工領域的應用

       主要得益于SiP的小型化、低功耗和高性能，美國航空航天局NASA，歐洲太空局ESA已經采用SiP技術多年，在高精尖產品中都采用了SiP技術。目前內領先的航空航天和軍工領域的研究所都開始積極應用SiP技術。

        SiP技術除了可以大大縮小電子產品的體積外，同時也能大幅度提高產品的性能，并在一定程度上降低電子產品的功耗。

        應用于高速數字產品中的SiP技術，可以提高系統的性能。隨著開關速度的提高，芯片內核心區電壓的降低，噪音成為器件性能的主要限制性因素。按照傳統的方法在PCB主板上安置無源器件解決信號完整性問題已經無濟于事。對于采用標準引線鍵合的SiP封裝，可以在標準BGA封裝內添加去耦電容器或者安置終端電阻以改進器件的性能，減少地線的反彈，從而減少位錯率。

        系統設計人員能夠將一個完整子系統，包括一組芯片，再加上所有的其它無源元件安裝在一個SiP內。由于使用一個SiP封裝代替了所有其它的單個封裝，從而縮小了系統體積，節約了系統總成本，同時也提高了系統性能。

        在SiP中，利用先進的互聯技術可以將芯片進行堆疊封裝。例如某電子子系統，它的芯片集共包括4個芯片，另外還有大約十多個無源元件。這個完整的子系統可以整個地安裝在一個35mm的SiP 封裝內；如果再將多個芯片疊加起來，可以進一步采用更小尺寸的25mm的SiP 封裝內。這樣不但降低了成本，還減少了占用的主板面積，縮小了整個系統的體積。

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原文始發于微信公眾號（SiP與先進封裝技術）：SiP技術在產品中的應用