Si3P 之 大總結
時間:2021-08-19 15:10:01
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[導讀]???1??歷史?回顧(Historyreviewing)83年前(1936年),人類歷史上第一塊PCB誕生,11年后(1947年),世界上第一顆電子封裝Package問世,又過了11年(1958年),地球上出現(xiàn)了第一塊集成電路IC。PCB和IC從一出現(xiàn),其目的就是為了把更多的功...

?? ?1 ??歷 史?回 顧(History reviewing)
83年前(1936年),人類歷史上第一塊PCB誕生,11年后(1947年),世界上第一顆電子封裝Package問世,又過了11年(1958年),地球上出現(xiàn)了第一塊集成電路IC。
PCB和IC從一出現(xiàn),其目的就是為了把更多的功能單元集成到一起,PCB上的集成是先在基板布線,再安裝元件,IC上的集成則是先在基底制作元件,然后再布線互聯(lián)。而Package則不同,其出現(xiàn)目的是為了保護芯片,尺度放大,和內外電氣連接,本身并無集成的概念。隨著技術和需求的發(fā)展,PCB和IC的集成度越來越高,密度越來越大,功能單元越來越多,逐漸向系統(tǒng)方向發(fā)展。這時候,Package的主要功能還沒有任何變化,只是隨著IC復雜程度的提升,逐漸從TO、DIP等插針式,發(fā)展到QFP、LCC等表面貼裝以及面陣的BGA CGA等,封裝引腳密度也越來越高,這也在很大程度促進了PCB集成度的提高。在IC上集成一個系統(tǒng)我們稱之為SoC(System on Chip),在PCB上集成一個系統(tǒng)我們可稱之為SoP(System on PCB),然而,傳統(tǒng)Package中依然沒有集成的趨勢。而在另一個技術領域,混合集成電路中(包括厚膜集成和薄膜集成),逐漸發(fā)展出了MCM多芯片模塊,封裝中逐漸開始集成,這距離第一款電子封裝已過去約四十年。MCM多用在模擬和射頻領域,以金屬封裝為主,和傳統(tǒng)的大規(guī)模數字電路封裝并無交集,后者則多用塑封和陶瓷封裝。又過了二十年,到了2007年,封裝的密度逐步提高,引腳陣列越來越大,SoC和PCB也在繼續(xù)發(fā)展,封裝內的集成也僅限于MCM,而且多應用于混合集成領域。當MCM需要更大的規(guī)模,更多的功能時,原有的概念已經不適用時,SiP終于橫空出世,并帶有獨門絕技:3D集成技術。

隨著技術的推進,IC上的集成逐漸達到了物理尺度的極限,摩爾定律也將要終結,PCB上的集成也發(fā)展到了一定程度而進展緩慢。先天就有3D集成優(yōu)勢的SiP則成為人們關注的熱點,成為后摩爾定律時代的關鍵技術!從系統(tǒng)廠商(Apple, Huawei等)到傳統(tǒng)封測廠商OSAT(Amkor, 日月光等)到芯片廠商Foundry(intel, TSMC等)都開始關注并積極應用SiP。在SiP中,新的封裝形式層出不窮,新的集成方式不斷涌現(xiàn),從2D到2.5D到3D,人們關注的熱點還是集成技術 Integration。
?? ?2 ??觀 點 修 正(Viewpoint revision)
筆者從事SiP技術十多年,參與了國內四十多項SiP項目,深刻領會到SiP首先是系統(tǒng),然后才是封裝。集成是SiP的基礎,基礎當然非常重要,沒有基礎,其它一切都是空中樓閣。但是,我們認知不能總停留在基礎階段,我們應該從更全面的角度去理解SiP技術。因此,筆者提出了Si3P的概念,其中的i3代表著三個以i打頭的單詞integration集成,interconnection互聯(lián),intelligence智能,關于每個概念的詳細解讀,請參考作者前幾期的文章:
概念深入:從SiP到Si3P
Si3P 之 integration
Si3P 之 interconnection
Si3P 之 intelligence

interconnection:1.電磁互聯(lián),2.熱互聯(lián),3.力互聯(lián),更多從“能量傳遞”的角度去理解。

intelligence:1.系統(tǒng)功能定義,2.產品應用場景,3.測試和調試,4.軟件和算法,更多從“功能定義”的角度去理解。

?? ?3 ??聯(lián) 想 比 喻(Associative metaphor)
這里,我做個聯(lián)想比喻,集成就像是蓋房子,互聯(lián)就像是修路,智能就像是人。


集成-integration,關注的是物理結構;互聯(lián)-interconnection,關注的是能量傳遞;智能-intelligence,關注的是功能定義。
?? ?4 ??前 景 預 測(Prospect forecast)
問世約40年后,Package才開始走上集成之路,雖然是半道出家,但由于后來掌握了3D集成的獨門絕技,并成功由Package封裝轉身為SiP系統(tǒng)級封裝。PCB和IC則是一開始就走上集成之路,到目前為止已經發(fā)展的足夠充分,加上尺度的影響,后續(xù)的發(fā)展空間反而比較有限。
SiP技術在集成之路上時間較短,加上新技術的加持,目前還有很大的發(fā)展空間。因此,SiP技術必將成為電子系統(tǒng)集成技術中最具前景,發(fā)展最快的技術!針對封裝Package中的集成技術的發(fā)展,一直到SiP技術的出現(xiàn),我們可以這么總結一下:“四十年的空白,二十年的磨練,60歲終于練成了3D神功!”SiP技術出現(xiàn)后,微系統(tǒng)的定義發(fā)生了一些變化,SiP是微系統(tǒng)實現(xiàn)的重要載體,在SiP中實現(xiàn)的系統(tǒng),我們亦可以稱之為微系統(tǒng)。微系統(tǒng)中,我們要從能量傳遞的角度去理解電磁互聯(lián)、熱互聯(lián)和力互聯(lián)。所有的人造系統(tǒng),最終會向著智能化的方向發(fā)展,微系統(tǒng)不會列外,SiP也同樣不會例外!讓我們拭目以待!

最后,讓我們記住下面這幅圖,讓我們真正理解Si3P!

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Si3P 之 integration
Si3P 之 interconnection
Si3P 之 intelligence
文字游戲,有時候也很有趣:“Si3P”中的3次方本意是代表integration, inteconnection, intelligence?3個以?i?打頭的字母,表明應該從“集成、互聯(lián)、智能”三個方面去理解SiP技術;此外,3次方也隱藏著另一層含義,表明SiP是以3D集成為特色的電子系統(tǒng)集成技術,這也與SiP本身的3D集成優(yōu)勢不謀而合!


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