Si系统整合型封装可携型产品最佳解决方案.docVIP

SiP系統整合型封裝可攜型產品最佳解決方案 2008/04/14 前言：近年時尚手機等攜帶型電子產品不斷挑戰極致輕薄設計，進而帶動系統封裝(System in Package；SiP)市場快速躍升，在手機產業帶動下，SiP技術的後續潛力十分被業界看好，其中以手機相關的電源供應器模組、RF模組、GPS模組…等技術，最為業界所重視。 消費者對於移動型產品小型化與多功能的強烈需求，促使廠商加速投入系統整合型封裝(SiP)研究發展。SiP封裝技術能將子系統功能整合在同1個封裝體內，而且SiP的整合能力超越多重晶片封裝，其中，晶粒能以並排或重疊2種模式置入封裝體中。SiP目前已發展成內含多晶片封裝模式，並可整合模組並排或以重疊進行配置，並在封裝過程中，增加被動元件或其它特殊元件，建構成完整的子系統功能。 SiP解決方案包括2大封裝模組：分別是晶粒組合與封裝組合。 晶粒組合封裝群組就是多重晶片模組(MCM BGA)與堆疊型封裝(Stacked Die Package)2區塊。 封裝組合模組即多重封裝BGA(MPBGA)與堆疊封裝BGA(SPBGA)的合稱。目前系統級封裝分為2種方式，1種是晶片與晶片的堆疊，又稱作堆疊式晶片級封裝(Stacked Chip Scale Package；SCSP)，另一種是2個或數個已完成封裝晶片，藉由SMT製程將其中已完成單一晶片封裝的產品堆疊起來，形成1複合式封裝體，稱為立體封裝(3D package)。立體封裝　挑戰摩耳定律日月光RD工程中心經理張簡寶徽指出，IC封裝朝向3D立體思考，具有降低成本、功能提升、體積縮小、整合度提高…等好處。不過3D立體IC封裝也面臨諸多挑戰，光是晶圓廠的矽製程，例如晶圓IC線路、晶圓孔隙的穿透與填滿、晶圓薄化拋光、晶粒和晶圓連結…等技術課題，均仍有待探討。散熱問題、製程技術及線路設計，皆為3D IC能否研發成功的關鍵。華泰電子RD經理楊家銘表示，3D IC立體封裝技術無論是透過電路設計，或是IC堆疊構裝技術，最終目標都是追求封裝體的輕薄短小。目前系統晶片(System on Chip；SoC)與系統封裝(System in Packaging，SiP)已確定成為半導體封裝技術2大主流；其中系統封裝具備整合特性，已被廣泛應用在封裝需求上，不吝成為創造IC最大使用效率與縮小模組(Module)體積的最大助力。張簡寶徽表示，建構SiP構裝技術研發平臺，首先得鎖定立體堆疊3D-SiP構裝技術視為主要研發主題，包括晶圓級製程和立體堆疊組裝(3D IC stacking technology、Wafer Level CSP)、基板內藏主動與被動元件技術(Chip in Substrate Package與Embedded Passive SiP)，目前均為業界亟待努力的課題，與軟性電子、軟性顯示器構裝…等3技術並列為封裝研發關鍵主題。值得一提的是，IBM發表3D晶片技術後，與Tri-Gate技術同樣突破傳統單層矽晶片設計，然而不同點在於Tri-Gate是針對每個電晶體電門間的堆疊，而IBM的3D晶片技術則聚焦在單項電晶體層的堆疊。因此，除IBM的3D處理器和Intel的Tri-Gate電晶體技術外，包括Matrix半導體在內，均對3D晶片技術未來持樂觀以對。雖然電路是立體的，但仍不足以成為電流渠道，在實做上必然會受到諸多限制。立體封裝目前大致發展出2種模式，分別為PoP(Package on Package)以及PiP(Package in Package)，PoP屬3D封裝，是1種經過完整測試的封裝方式，如單晶片FBGA或堆疊晶片FPGA(記憶體晶片)，被堆疊在另一片單晶片FBGA或堆疊晶片FBGA(類比晶片)的上部。PiP則是1種在BAP(基礎裝配封裝)上部堆疊，且經過完全測試的內部堆疊模組(ISM)，所組成的3D CSP(晶片級封裝)解決方案。因此，3D堆疊構裝的快速發展，除大幅縮小記憶體在電路板上所佔的面積，同時提升電子產品縮小後的使用效率，最值得稱道的是，能將不同功能的晶片整合在同一構裝模組，達到System in Package的最高效益。SiP比SoC快速、低廉華泰電子RD經理楊家銘表示，由於行動電話和數位相機…等可攜式電子產品熱門，也促成SiP解決方案益發成熟，但SiP的優勢當然不僅止於尺寸。由於每個功能晶片都可以獨立開發，因此SiP甚至具有比SoC更快速的開發效能，和更低廉的開發成本。SiP主要優勢在於開發時程短，楊家銘指出，SiP還能提供與SoC相似的性能。因此，SiP不僅是1種封裝技術，而且允許不同晶圓製程的晶片同時存在於相同的解決方案中。有鑑於電子產品市場週期愈來愈短，晶片生命週期由1年縮短至6個月，相較於