SiP(System in Package)系統(tǒng)級封裝技術正成為當前電子技術發(fā)展的熱點,受到了來自多方面的關注,這些關注既來源于傳統(tǒng)封裝Package設計者,也來源于傳統(tǒng)的MCM設計者,更多來源于傳統(tǒng)的PCB設計者,甚至SoC的設計者也開始關注SiP。
和Package比較而言,SiP是系統(tǒng)級的多芯片封裝,能夠完成獨立的系統(tǒng)功能。和MCM比較而言,SiP是3D立體化的多芯片封裝,其3D主要體現(xiàn)在芯片堆疊和基板腔體上,同時,SiP的規(guī)模和所能完成的功能也比MCM有較大提升。
和PCB比較而言,SiP技術的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在小型化、低功耗、高性能方面。實現(xiàn)和PCB同樣的功能,SiP只需要PCB面積的10-20%左右,功耗的40%左右,性能也會有比較大的提升。
和SoC比較而言,SiP技術的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在周期短、成本低、易成功方面。實現(xiàn)同樣的功能,SiP只需要SoC研發(fā)時間的10-20%,成本的10-15%左右,并且更容易取得成功。因此,SiP被很多行業(yè)用戶作為SOC建設的低成本、短期替代方案,SOC項目開始時以SiP作為先行者,迅速且低成本地做出SiP產(chǎn)品,當SiP在項目上取得一定的階段性成果之后,收到多方認可和支持,再將重心轉到SOC研發(fā)上。
對于航天應用中的抗輻照設計,國內(nèi)外已經(jīng)開始考慮在SiP封裝外殼材料上進行抗輻照加固處理,這樣比在板級加固效果要更好,而且重量更輕,更利于航天應用。
SiP和PCB相比,由于面積更小,互聯(lián)線更短,所以其高頻特性更好。同時,由于互聯(lián)線短,消耗在傳輸線的能量更少,從而也在一定程度上節(jié)省了功耗,實現(xiàn)了降低功耗的作用,在高速電路設計中這種效果尤其明顯。
SiP是IC產(chǎn)業(yè)鏈中知識、技術和方法相互交融滲透及綜合應用的結晶,它最大限度地靈活應用各種不同芯片資源和封裝互連優(yōu)勢。
SiP系統(tǒng)級封裝技術能最大程度上優(yōu)化系統(tǒng)性能,避免重復封裝,縮短開發(fā)周期、降低成本并提高集成度,掌握這項新技術是進入主流封裝領域之關鍵。
在國際上,SiP技術被廣泛應用于航空航天、軍工、無線通信、傳感器、計算機和網(wǎng)絡等方面。
目前全世界封裝產(chǎn)值只占IC總產(chǎn)值的10%左右,當SiP技術被封裝企業(yè)掌握后,產(chǎn)業(yè)格局就要開始調(diào)整,封裝行業(yè)將會出現(xiàn)一個跳躍式的發(fā)展,這是中國發(fā)展具有IP核的大好時機。毋須置疑,SiP技術不僅面臨著更大的機遇和挑戰(zhàn),而且也孕育著更為廣闊的發(fā)展空間。
SiP技術是近些年來國內(nèi)外研究的重點,是電子系統(tǒng)小型化的重要手段,SiP可以通過傳統(tǒng)的微組裝技術來實現(xiàn)3D系統(tǒng)級封裝,表現(xiàn)為芯片堆疊、封裝堆疊及基板堆疊等方式來實現(xiàn),另一種方式是通過硅通孔技術(TSV)實現(xiàn)系統(tǒng)級封裝。
在國內(nèi),越來越多的電子設計工程師開始關注和學習SiP的技術,但由于目前關于SiP設計和仿真方面的綜合書籍很缺乏,設計者往往無從下手,這在一定程度上也阻礙了SiP技術在國內(nèi)的快速發(fā)展。
Mentor Expedition(Xpedition)是一款專業(yè)的SiP設計工具,包括原理圖設計、版圖布線設計、電學分析及熱分析等模塊,可以實現(xiàn)芯片堆疊、基板堆疊、復雜腔體結構設計,是一款真正意義上的3D設計工具。
《SiP系統(tǒng)級封裝設計與仿真》一書重點基于Mentor EE Flow設計平臺,介紹了SiP設計與仿真的全流程。特別對鍵合線(Wire Bonding)、芯片堆疊(Die Stacks)、腔體(Cavity)、倒裝焊(Flip Chip)及重分布層(RDL)、埋入式無源元件(Embedded Passive Component)、參數(shù)化射頻電路(RF)、多版圖項目管理、多人實時協(xié)同設計(Xtreme)、3D實時DRC等最新的SiP設計技術及方法做了詳細的闡述。在本書的最后一章介紹了SiP仿真技術,并通過實例闡述了SiP的仿真方法。
該書適合SiP設計用戶、封裝及MCM設計用戶,PCB設計的高級用戶,所有對SiP技術感興趣的設計者和課題領導者,以及尋求系統(tǒng)小型化、低功耗、高性能解決方案的科研工作者。