快速理解SIP技术

- 来源:未知 作者:Jeekgood -

一、SIP简介
SIP,即系统级封装(System In a Package),是将多种功能芯片的裸芯片和其它分立元器件(电阻、电容等)等,通过高密度互连基板,集成在一个标准封装体内部,形成一个系统,实现一个基本完整的功能。典型的SIP系统如下图。

现在常规产品电路用的都是PCB印制电路板(Printed Circuit Board),就是一种覆铜板(铜层+树脂胶),电路走线和器件封装刻在铜层上,各器件焊接在对应封装上,形成一个电路系统,如下图。可以这样理解,SIP系统就是PCB系统的小型化,将一块电路板实现的功能由一个系统芯片来实现。

SIP系统是解决现在产品小型化的重要手段,PCB板来作为承载芯片连接之间的载体具有先天不足特性。比如,PCB板有线宽限制,而SIP系统级封装内部走线的密度可以远高于PCB走线密度;PCB板系统元器件为完整封装器件,SIP系统元器件可以为直接从晶圆上切下并且可以打薄的裸片(如现在用的ARM芯片外形12mm×12mm,而裸片只有2.7mm×2.7mm)。

优势:
1.提高性能的手段。高性能芯片一般体积大,外围电路复杂,利用SIP可以解决体积的桎梏;
2.小型化的手段;
3.降成本,效率高。固化的生产工艺流程,人为干预少;各裸片不用分别单独筛选,芯片整体筛选;
性能稳定。各裸片灌封在一个芯片封装内,最后再次灌封,不稳定因素减少,机械、化学性能提高。

二、SIP设计能力需求
以某信号处理SIP项目为例,芯片3D图如下图。

封装方案总流程如下图。

总流程可分为设计、封装仿真和封装工艺。
1)设计流程总体包括原理图设计、转接基板设计、基板仿真验证、DRC检查及优化。(目前芯锐所有设计流程利用Cadence软件完成。Mentor软件也有SIP设计仿真功能,需升级专用版本)

2)封装开始前,要进行封装系统仿真,确定材料,厚度,布线层以及电源地层的分布。(电、热仿真利用Cadence,应力仿真利用Ansys)

3)封装工艺流程如下图:

转接基板外协单位:苏州群策科技有限公司
框架外协单位:通富微电子股份有限公司
其它晶圆加工、回流焊、安装、清洗、金线焊接、封装注塑等其它步骤均由芯锐完成。

4)芯片最后还要进行质量认证,目前塑封SIP芯片暂没有出台通过的国家标准,只是参考GJB7400-2011《合格制造厂认证用半导体集成电路通用规范》,符合GJB7400 N1级,认证在广五所进行。

从整个设计和生产流程中看,传统电路设计公司都具备PCB板设计基础,两者有相通之处,可以较快掌握设计流程和封装前的仿真流程,目前缺少的是专业SIP设计和仿真软件;后期生产封装要求专业的设备和较高的工艺要求,建议外协,比如成都芯锐有完整的封装线,有较好的合作前景。建议公司可以依托成熟的电路项目,来打通过公司SIP设计流程。

其它: 随着电路的成熟,甚至可能发展到SOC(System On a Chip系统级芯片)。SOC是高度集成的芯片产品,即在一个硅片实现所有芯片的功能,一个芯片就是一个系统,工艺更复杂、特别是集成了模拟电路,国内很少厂家能做,相应周期长、良率低、开发成本高。但是若做成,后期批量成本可观,芯片工作稳定性高。

编辑:Jeekgood
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