越來越熱的SiP
越來越熱的SiP
如今，SiP封裝技術已經不僅僅是傳統封裝廠和晶圓代工廠的戰場了。因為越來越多的其他領域的企業開始逐漸發力SiP芯片封裝。近日，據日經亞洲的報道，系統組裝商歌爾和立訊精密或正在為蘋果提供SiP服務。汽車Tier 1廠商德賽西威也在今年開始部署車規SiP業務。另據業內專業人士透露，美的、TCL、海信等這樣的終端生產商也開始布局SiP封裝。SiP這項技術已經逐漸跨越了產業鏈的界限，成為各大相關行業廠商追逐的新寵兒。
延續摩爾定律，SiP市場前景廣闊
SiP被業界認為是延續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元件和被動元件，以及諸如微機電系統（MEMS）、光學（Optic）元件、處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內，成為可提供多種功能的單顆標準封裝元件，形成一個功能齊全的子系統。
隨著全球終端電子產品的發展不斷地朝向輕薄短小、多功能、低功耗等趨勢邁進，對于空間節省、功能提升，以及功耗降低的要求越來越高，SiP是實現的主要路徑。再加上5G的來臨，也提升了手機的SiP需求。SiP從終端電子產品角度出發，不再一味關注芯片本身的性能和功耗，而是轉向更加務實的滿足市場需求。SiP系統級封裝的作用確實越來越重要，也因此吸引了不少廠商在SiP上進行布局。
但SiP需要不同專業領域來互相配合，包括IC基板、封裝技術、模組設計與系統整合能力等。當下，從國內半導體產業結構來看，各領域分布廣泛且逐漸完整，已經具有上中下游合作的基礎條件。這對于從業者來說，是很好的發展機會。
多家廠商發力SiP，為哪般？
縱觀這些發力SiP的廠商，其所處的領域各不相同，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、耳機、手表、平板等這種單一卻出貨量巨大的智能設備市場，他們可以形成大規模生產的規模優勢。
由于智能設備的運動和健康屬性持續加強，小巧、時尚、長續航等成為重要的發展趨勢，要想設備小型化和輕薄化，有兩種主要的技術方案：一是系統單芯片SoC，再一個是系統化封裝SiP。但IC制程逐漸達到物理極限，在成本方面并再不具經濟優勢；而SiP相較于SoC具有可以異構集成、開發周期短、開發成本低等優勢。成為后摩爾時代業界發展的一大方向。
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技術在這其中所起的作用，于是大力發展SiP。歌爾和立訊精密兩家發力SiP芯片封裝技術，主要是為爭奪蘋果AirPods的代工訂單。
SiP技術基本都已早早的出現在蘋果的手機和穿戴產品中。AppleWatch自2015年第一代開始就采用SiP工藝，將包括CPU、存儲、WiFi、觸控、音頻等30多個獨立組件，20多個芯片，8000多個元器件都集成在1mm厚度的狹小空間內。Airpods pro也是如此，穿戴設備是SiP的一大推動力，據Yole稱，2020年可穿戴SiP市場的業務規模是1.84億美元，預估到2026年，可穿戴設備SiP市場將達到3.98億美元，增長率為14%。
在歌爾微電子看來，在前端環節，在向集成化發展的過程中，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，主動器件與無源器件工藝不兼容，采用SoC無法將不同材料、不同工藝的器件異質集成，而SiP可以利用異質集成解決不同芯片工藝的兼容問題。此外，SiP還在專利壁壘，開發成本、研發周期方面具有優勢。在后端環節，SiP相對于傳統的PCBA也具有很多優點，如減小尺寸、增強性能、延長產品生命周期，降低后端應用企業的設計難度以及供應鏈管理成本，提高產品可靠性等。
發展SiP業務，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計到封測再到成品的一站式服務。此外，歌爾的整機業務，如耳機、AR/VR、穿戴設備等對產品小型化和SiP業務的出海口。
2020年立訊精密因為收購了緯創資通位于昆山的iPhone工廠及兩家全資子公司，成為蘋果首家中國內地代工廠商，切入蘋果iPhone手機組裝領域。2021年立訊精密便約拿下3%的 iPhone代工訂單。此次據日經亞洲的報道，立訊精密正在為蘋果的AirPod耳機的構建芯片系統級封裝 (SiP)。這對立訊精密來說，也是收獲了高度的認可。
今年2月21日，立訊精密發布公告表示，公司擬定增募資不超過135億元，其中，半導體先進封裝及測試產品生產線建設項目擬投資金額9.5億元，該項目主要專注于半導體先進封測及測試產品的研發、生產和銷售，相關產品主要應用于消費性電子移動終端領域，建設周期2年。
長遠來看，發展好了SiP對兩家公司以后擴展其他業務也是大有裨益的。例如歌爾微還推出了采用SiP系統級封裝的UWB模組，UWB GSUB-0001和UWB GSUB-0002。而最近，立訊精密也正式參與了車企代工的產業鏈，提高芯片封裝上的技術也將提升其在汽車領域的影響力。
另一類是相對出貨量也很大的電子產品終端生產商，如美的、TCL、海信等。據業內專業人士告訴筆者，他們的產品種類頗多，雖然不如蘋果手機等這樣的電子產出出貨量多，但為了保持技術的先進性和功耗等問題，在芯片集成的大趨勢下，這些廠商也有意在向SiP上進擊，而且對他們來說，也并不需要增加太多的成本。
再一個是如德賽西威這樣的汽車Tier 1廠商，為了提升自身產品的附加值，提高可靠性和質量，再加上SoC逐漸走到極限，所以轉向SiP多方布局。
現在汽車電子內部的功能越來越多，汽車電子也越發需要SiP封裝技術。汽車電子中不同類型、工藝的芯片之間頗多，所以要采用SiP整合的方式形成一個完整的控制系統。目前，SiP方案可微處理器、存儲器、輸入輸出接口、模數轉換器等大規模集成電路及合成發動機控制單元。另外，汽車防抱死系統、燃油噴射控制系統、安全氣囊電子系統、方向盤控制系統、輪胎低氣壓報警系統等采用SiP的形式也在不斷增多。
在這樣的背景下，汽車Tier 1廠商德賽西威宣布從2022年開始著手部署SiP車規級業務。這也是國內汽車電子領域首家部署SiP業務的企業。據悉，德賽西威前期已經做了大量籌備工作，學習并掌握SiP關鍵技術。據其介紹，德賽西威采用穩定性好、重復性高、可實現植球質量自反饋的全自動化植球設備，提升產品質量與效率；利用雙面多角度在線噴淋清洗設備，保證產品潔凈度；使用高精度、高效率、耐高溫、無空洞的點膠技術，提升產品可靠性。德賽西威將持續投入上億資本，打造行業領先、高精度、高穩定性的全自動化SiP線體，其年產能有望在兩年內突破150萬臺。
除了上文中提到的這幾大市場，據行業人士點出，還有大量工業和醫療類領域的分散且單一產品出貨量小的SiP需求，如CT機器、高鐵、飛機等這樣的廠商，處于這些領域的企業不適合、沒必要（不值當）或者沒有充足的資本來搭建一條專業的SiP產線和團隊，SiP產品一般較為復雜，對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產線，但大的封裝廠又不太喜歡生產此類產品，其中原因包括機臺的利用率和人工占比等多方面問題。
如同當初封裝代工行業的興起一樣，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。摩爾精英無錫SiP先進封測中心的建成就是為了解決市場上多樣化，年產量在1KK左右的產品需求。對SiP封裝廠商來說，可與IC設計企業和龐大的終端應用企業緊密合作，以此來滿足這些企業對產品的各種設計需求。
莫大康此前曾表示，中國半導體封裝業必須兩頭抓。首先要大力開發先進技術，進軍高端市場。如果僅僅聚焦于中低端市場，推出低附加值的產品技術，企業很難形成規模并做強做大。我國封裝企業必須積極開發先進技術，結合巨大的應用市場，走以產品為特色的發展路徑，SiP、Chiplet等技術是重點研發方向。
結語
從SiP的產業鏈的變革和變化來看，以后半導體產業鏈將不再只是傳統的垂直式鏈條，終端的設備廠商、IC設計企業、封測廠商、Foundry等彼此交叉協作，實現產業升級將成為不二選擇。
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