越來(lái)越熱的SiP

越來(lái)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(chǎng)了。因?yàn)樵絹?lái)越多的其他領(lǐng)域的企業(yè)開(kāi)始逐漸發(fā)力SiP芯片封裝。近日，據(jù)日經(jīng)亞洲的報(bào)道，系統(tǒng)組裝商歌爾和立訊精密或正在為蘋(píng)果提供SiP服務(wù)。汽車(chē)Tier 1廠商德賽西威也在今年開(kāi)始部署車(chē)規(guī)SiP業(yè)務(wù)。另?yè)?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(kāi)始布局SiP封裝。SiP這項(xiàng)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(chǎng)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(dòng)元件和被動(dòng)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(chǔ)器等功能芯片集成在一個(gè)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(gè)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(shì)邁進(jìn)，對(duì)于空間節(jié)省、功能提升，以及功耗降低的要求越來(lái)越高，SiP是實(shí)現(xiàn)的主要路徑。再加上5G的來(lái)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(shí)的滿足市場(chǎng)需求。SiP系統(tǒng)級(jí)封裝的作用確實(shí)越來(lái)越重要，也因此吸引了不少?gòu)S商在SiP上進(jìn)行布局。

但SiP需要不同專業(yè)領(lǐng)域來(lái)互相配合，包括IC基板、封裝技術(shù)、模組設(shè)計(jì)與系統(tǒng)整合能力等。當(dāng)下，從國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)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(duì)于從業(yè)者來(lái)說(shuō)，是很好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

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(chǎng)，他們可以形成大規(guī)模生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。

由于智能設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和健康屬性持續(xù)加強(qiáng)，小巧、時(shí)尚、長(zhǎng)續(xù)航等成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，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(gè)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(shì)；而SiP相較于SoC具有可以異構(gòu)集成、開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)勢(shì)。成為后摩爾時(shí)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(zhēng)奪蘋(píng)果AirPods的代工訂單。

SiP技術(shù)基本都已早早的出現(xiàn)在蘋(píng)果的手機(jī)和穿戴產(chǎn)品中。AppleWatch自2015年第一代開(kāi)始就采用SiP工藝，將包括CPU、存儲(chǔ)、WiFi、觸控、音頻等30多個(gè)獨(dú)立組件，20多個(gè)芯片，8000多個(gè)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(dòng)力，據(jù)Yole稱，2020年可穿戴SiP市場(chǎng)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(chǎng)將達(dá)到3.98億美元，增長(zhǎng)率為14%。

在歌爾微電子看來(lái)，在前端環(huán)節(jié)，在向集成化發(fā)展的過(guò)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(dòng)器件與無(wú)源器件工藝不兼容，采用SoC無(wú)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(wèn)題。此外，SiP還在專利壁壘，開(kāi)發(fā)成本、研發(fā)周期方面具有優(yōu)勢(shì)。在后端環(huán)節(jié)，SiP相對(duì)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(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，降低后端應(yīng)用企業(yè)的設(shè)計(jì)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(jì)到封測(cè)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(duì)產(chǎn)品小型化和SiP業(yè)務(wù)的出?？凇?/p>

2020年立訊精密因?yàn)槭召?gòu)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(píng)果首家中國(guó)內(nèi)地代工廠商，切入蘋(píng)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(bào)道，立訊精密正在為蘋(píng)果的AirPod耳機(jī)的構(gòu)建芯片系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP)。這對(duì)立訊精密來(lái)說(shuō)，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(guò)135億元，其中，半導(dǎo)體先進(jìn)封裝及測(cè)試產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目擬投資金額9.5億元，該項(xiàng)目主要專注于半導(dǎo)體先進(jìn)封測(cè)及測(cè)試產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，相關(guān)產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費(fèi)性電子移動(dòng)終端領(lǐng)域，建設(shè)周期2年。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，發(fā)展好了SiP對(duì)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(jí)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(chē)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(chē)領(lǐng)域的影響力。

另一類是相對(duì)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(píng)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(wèn)題，在芯片集成的大趨勢(shì)下，這些廠商也有意在向SiP上進(jìn)擊，而且對(duì)他們來(lái)說(shuō)，也并不需要增加太多的成本。

再一個(gè)是如德賽西威這樣的汽車(chē)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(chē)電子內(nèi)部的功能越來(lái)越多，汽車(chē)電子也越發(fā)需要SiP封裝技術(shù)。汽車(chē)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(gè)完整的控制系統(tǒng)。目前，SiP方案可微處理器、存儲(chǔ)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(dòng)機(jī)控制單元。另外，汽車(chē)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(pán)控制系統(tǒng)、輪胎低氣壓報(bào)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(chē)Tier 1廠商德賽西威宣布從2022年開(kāi)始著手部署SiP車(chē)規(guī)級(jí)業(yè)務(wù)。這也是國(guó)內(nèi)汽車(chē)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(shí)現(xiàn)植球質(zhì)量自反饋的全自動(dòng)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(wú)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(dòng)化SiP線體，其年產(chǎn)能有望在兩年內(nèi)突破150萬(wàn)臺(tái)。

除了上文中提到的這幾大市場(chǎng)，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(méi)必要（不值當(dāng)）或者沒(méi)有充足的資本來(lái)搭建一條專業(yè)的SiP產(chǎn)線和團(tuán)隊(duì)，SiP產(chǎn)品一般較為復(fù)雜，對(duì)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(tái)的利用率和人工占比等多方面問(wèn)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(wú)錫SiP先進(jìn)封測(cè)中心的建成就是為了解決市場(chǎng)上多樣化，年產(chǎn)量在1KK左右的產(chǎn)品需求。對(duì)SiP封裝廠商來(lái)說(shuō)，可與IC設(shè)計(jì)企業(yè)和龐大的終端應(yīng)用企業(yè)緊密合作，以此來(lái)滿足這些企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的各種設(shè)計(jì)需求。

莫大康此前曾表示，中國(guó)半導(dǎo)體封裝業(yè)必須兩頭抓。首先要大力開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)軍高端市場(chǎng)。如果僅僅聚焦于中低端市場(chǎng)，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(guó)封裝企業(yè)必須積極開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，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(yǔ)

從SiP的產(chǎn)業(yè)鏈的變革和變化來(lái)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(jì)企業(yè)、封測(cè)廠商、Foundry等彼此交叉協(xié)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)將成為不二選擇。

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