Έκρηξη συστήματος σε συσκευασία (SiP) Μια νέα πρόσοψη για τη βιομηχανία ημιαγωγών

Η υπομονάδα Qualcomm της Qualcomm Snapdragon System-in-Package (QSiP) είναι επίσης προϊόν παρόμοιων τεχνολογιών. Το QSiP τοποθετεί περισσότερα από 400 εξαρτήματα όπως επεξεργαστές εφαρμογών, διαχείριση ενέργειας, εμπρός τμήματα RF, τσιπ σύνδεσης WiFi, κωδικοποιητές ήχου και μνήμη σε μια ενότητα, γεγονός που μειώνει σημαντικά τις απαιτήσεις χώρου της μητρικής πλακέτας, παρέχοντας έτσι λειτουργίες όπως μπαταρίες και κάμερες Παρέχει περισσότερο χώρο.

Υπάρχουν αρκετές περιοχές στις οποίες το SiP εφαρμόζεται επί του παρόντος. Το πρώτο είναι το πεδίο ραδιοσυχνοτήτων. Το PA στο κινητό τηλέφωνο είναι η μονάδα SiP, η οποία ενσωματώνει λειτουργίες όπως ενισχυτή ισχύος πολλαπλών συχνοτήτων, έλεγχος ισχύος και διακόπτης πομποδέκτη. Το δεύτερο είναι τα ηλεκτρονικά της αυτοκινητοβιομηχανίας, συμπεριλαμβανομένης της συσκευασίας σε επίπεδο συστήματος και του ραντάρ. Το τρίτο είναι η διασύνδεση (Wi-Fi / Bluetooth), MEMS / αισθητήρες, μονάδες κάμερας κ.λπ. στις καταναλωτικές ηλεκτρονικές συσκευές. Ωστόσο, μην λαμβάνετε Kirin 990 5G, MediaTek 1000 και Qualcomm 765 ως SiP, είναι όλα τα SoCs.

Jane και Fan

Προβλήματα όπως η πυκνότητα ισχύος και η διαρροή θερμότητας έχουν μολύνει τις παραδοσιακές διεργασίες τσιπ, καθώς επίσης και τις ενοχλητικές παρεμβολές καλωδίων, τις καθυστερήσεις RC, την ηλεκτρομεταφορά και την ηλεκτροστατική εκκένωση και τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Η εμφάνιση του SiP έχει φέρει νέες ιδέες για την επίλυση αυτών των προβλημάτων.

Για παράδειγμα, οι αναλογικές μονάδες που είναι ευαίσθητες στο ψηφιακό θόρυβο και τα θερμικά φαινόμενα μπορούν να διατηρηθούν σε απόσταση από τις ψηφιακές μονάδες. Δεύτερον, όλες οι μονάδες και chiplets (μικρές μάρκες) είναι σε ένα πακέτο για να σχηματίσουν ένα μεγάλο IP, το οποίο καθιστά την επαναχρησιμοποίηση IP απλή. Τέλος, αυξάνοντας τη διάμετρο των συνδέσεων μεταξύ των τσιπ και μειώνοντας την απόσταση μετάδοσης σήματος, η απόδοση μπορεί να βελτιωθεί και η κατανάλωση ισχύος μπορεί να μειωθεί, γεγονός που με τη σειρά του μπορεί να μειώσει την απαιτούμενη ισχύ για την οδήγηση αυτών των σημάτων.

Η τεχνολογία SiP εξελίσσεται ταχύτατα και έχει διαμορφώσει πολλές διαφορετικές υλοποιήσεις. Αν διακρίνεται ανάλογα με τη διάταξη των ενοτήτων, μπορεί να χωριστεί σε μια επίπεδη 2D συσκευασία και μια δομή 3D συσκευασίας. Σε σύγκριση με τη συσκευασία 2D, η χρήση της στοιβαζόμενης τεχνολογίας 3D συσκευασίας μπορεί να αυξήσει τον αριθμό των πλακιδίων ή μονάδων που χρησιμοποιούνται, αυξάνοντας έτσι τον αριθμό των στρωμάτων που μπορούν να τοποθετηθούν στην κατακόρυφη κατεύθυνση, βελτιώνοντας περαιτέρω τη λειτουργική ενσωμάτωση της τεχνολογίας SIP. Στο SiP, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απλή σύζευξη, Flip Chip ή συνδυασμό των δύο.

Επιπλέον, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το πολυλειτουργικό υπόστρωμα για να ενσωματώσετε τα εξαρτήματα - διαφορετικά εξαρτήματα είναι ενσωματωμένα στο πολυλειτουργικό υπόστρωμα για να επιτευχθεί ο σκοπός της λειτουργικής ολοκλήρωσης. Διαφορετικές διατάξεις τσιπ σε συνδυασμό με διαφορετικές τεχνολογίες εσωτερικής συγκόλλησης καθιστούν το πακέτο SIP μια ποικιλία συνδυασμών και μπορεί να προσαρμοστεί ή να παραχθεί με ευελιξία ανάλογα με τις ανάγκες των πελατών ή των προϊόντων.

Πολλοί κατασκευαστές ημιαγωγών έχουν τη δική τους τεχνολογία SiP και τα ονόματα μπορεί να είναι διαφορετικά. Για παράδειγμα, η Intel ονομάζεται EMIB και η TSMC ονομάζεται SoIC. Ωστόσο, οι εμπλεκόμενοι στη βιομηχανία επισημαίνουν ότι πρόκειται για τεχνολογίες SiP και η διαφορά έγκειται στην τεχνολογία της διαδικασίας. Πάρτε TSMC ως παράδειγμα, χρησιμοποιεί εξοπλισμό ημιαγωγών για να κάνει τη διαδικασία συσκευασίας. Τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας SiP της TSMC είναι η συσκευασία σε επίπεδο πλακιδίων. Η τεχνολογία είναι ώριμη και η απόδοση είναι υψηλή, πράγμα που είναι δύσκολο για τους συνηθισμένους κατασκευαστές συσκευασίας και δοκιμών να επιτύχουν.

Chase και ξεπεράστε

Δεδομένου ότι είναι μια μη αναστρέψιμη τάση, κάθε εργοστάσιο συσκευασίας και δοκιμών αναπτύσσει τη δική του τεχνολογία SiP. Ωστόσο, αυτό δεν είναι εύκολο έργο. "Οι έννοιες SiP είναι εύκολο να κατανοηθούν, αλλά ο σχεδιασμός και η διαδικασία είναι πολύπλοκοι και η τεχνολογία high-end δεν είναι εύκολο να καταλάβει κανείς." Ο εμπειρογνώμονας του Semiconductor Mo Dakang είπε στους δημοσιογράφους.

Οι μονάδες συσκευασίας και δοκιμών πρέπει να ελέγξουν την τεχνολογία SiP, στην πραγματικότητα, πρέπει να μάθουν μια ποικιλία τεχνολογιών συσκευασίας. Τέτοιες είναι η εξαιρετικά χαμηλή τεχνολογία συγκόλλησης καλωδίων τόξου, η τεχνολογία συγκόλλησης συρμάτων στενού βήματος, η νέα τεχνολογία σύνδεσης τσιπ (DAF, FOW, κ.λπ.), νέα υλικά συγκόλλησης σύρματος, (Micro Bumping) τεχνολογία. Επιπλέον, είναι απαραίτητη η συμπλήρωση της συσκευασίας σε επίπεδες επιφάνειες (FOWLP), η συσσώρευση TSV με τεχνολογία TSV (χάραξη και πλήρωση), η αραίωση και η επανασύνδεση πλακιδίων, η στοίβαξη δεσμών μεταξύ τσιπ και πλακιδίων ως βασικών τεχνολογιών. Χωρίς χρόνια συσσώρευσης, το SiP δεν είναι κάτι που μπορεί να παίξει περιστασιακά.

Η Sun Moonlight της Ταϊβάν είναι ένας πρώτος επενδυτής της SiP σε μια μονάδα συσκευασίας και δοκιμών. Είναι επίσης ένα από τα πιο εκτεταμένα εργοστάσια συσκευασίας με τεχνολογία συσκευασίας σε επίπεδο συστήματος, καλύπτοντας σχεδόν δέκα τεχνολογίες συσκευασίας, συμπεριλαμβανομένων των συσκευασιών FCBGA, FOCoS και 2.5D. Ιδιαίτερα χάρη στη μεγάλη παραγγελία της Apple, τα έσοδα της συσκευασίας σε επίπεδο συστήματος της Sun Moonlight αυξήθηκαν τα τελευταία χρόνια με ρυθμό εκατοντάδων εκατομμυρίων δολαρίων.

Στην ηπειρωτική Κίνα, όπου η μεγαλύτερη συγκέντρωση μονάδων συσκευασίας και δοκιμών στον κόσμο, η Changdian Technology, η Tongfu Microelectronics και η τεχνολογία Huatian κατατάσσονται στην πρώτη δεκάδα παγκοσμίως εδώ και πολλά χρόνια. Όσον αφορά το SiP, ποιο είναι το συνολικό επίπεδο της ηπειρωτικής χώρας; "Το υψηλότερο επίπεδο δεν απέχει πολύ από το διεθνές κορυφαίο επίπεδο." Δήλωσε η Sun Yuanfeng, επικεφαλής αναλυτής της Huaxi Electronics. Επιπλέον, δήλωσε ότι "η Changdian Korea, θυγατρική της Changdian Technology, αναπτύσσει ενεργά τις επιχειρήσεις SiP και έχει εισέλθει στην τελική αλυσίδα εφοδιασμού των κινητών τηλεφώνων και φορητών συσκευών στη Νότια Κορέα. . "

Οι εγχώριες εταιρείες ξεκίνησαν στον τομέα του SiP όχι αργά. Τα τελευταία χρόνια, μέσω συγχωνεύσεων και εξαγορών, έχουν συσσωρεύσει γρήγορα προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας και η τεχνολογική πλατφόρμα έχει συγχρονιστεί βασικά με τους υπερπόντιους κατασκευαστές. Για παράδειγμα, το Changdian Technology United Industry Fund και η Chipden Semiconductor απέκτησαν τη μονάδα συσκευασίας και δοκιμών της Σιγκαπούρης Xingke Jinpeng, η οποία διαθέτει προηγμένες τεχνολογίες συσκευασίας όπως WLSCP, SiP, PoP και έχει επιτύχει μαζική παραγωγή. Ωστόσο, τα συνολικά προηγμένα έσοδα συσκευασίας ως ποσοστό των συνολικών εσόδων εξακολουθούν να έχουν ένα κενό με την Ταϊβάν και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Υπάρχει ακόμη μια ερώτηση: Η βιομηχανία οικιακών chip εκμεταλλεύεται πλήρως αυτές τις πλατφόρμες τεχνολογίας; "Πολλές εταιρείες το χρησιμοποιούν, οι περισσότερες από αυτές είναι σχετικά χαμηλές, απλά σφράγιση". Zhang Yunxiang, διευθυντής της επένδυσης του Θιβέτ Lemerus Venture Capital Co., Ltd. επεσήμανε.

"Το SiP απαιτεί μια ποικιλία τσιπ που πρέπει να συγκεντρωθούν.Αυτά τα τσιπ δεν παράγονται συχνά από έναν κατασκευαστή.Δεν είναι εύκολο να συλλέξει το Wafer από τόσους κατασκευαστές.Μικρές εταιρείες όπως η Apple έχουν μια τέτοια έκκληση και γενικά μικρές και μεσαίες επιχειρήσεις Δεν υπάρχει τρόπος να το κάνουμε », εξήγησε.

Ευτυχώς, η κατάσταση έχει αλλάξει σταδιακά. Καθώς ο αριθμός των εγχώριων τσιπ αυξάνεται και η απόδοση βελτιώνεται, αυτό το είδος πανικού τσιπ ανακουφίζει αργά. Με τη μαζική παραγωγή ανεξάρτητα ανεπτυγμένης μνήμης στο μέλλον και την εμπορική εφαρμογή 5G, την καινοτομία AIoT και την αυτοκινητοβιομηχανία, η έκρηξη της τεχνολογίας SiP εισήλθε στην αντίστροφη μέτρηση.