5G位移下的封裝產(chǎn)業(yè)“地殼運動”

在5G手機的新品發(fā)布會上，SoC芯片絕對是最值得被率先拿出來大書特書的“核心競爭力”。

我們知道，SoC（高度集成）相比傳統(tǒng)的外掛解決方案，在功耗和性能上更能夠滿足市場的需求。

但SoC的發(fā)揮，往往依賴著EUV極紫外光刻這樣超精度的“刻刀”，在方寸毫厘之間雕琢出高性能芯片，來為摩爾定律“續(xù)一秒”。

有沒有一種超越摩爾定律的方式，可以將所有的功能芯片完好無損、相互融洽地包裹在一起？SiP就此登場，“一步封神”，成為超越摩爾定律的重要實現(xiàn)路徑。

技術自身的迭代是水到渠成，同時也會沖刷出新的河道。AI的規(guī)?；瘧脦恿薌PU廠商英偉達前所未有的業(yè)績騰飛，那么5G廣闊的市場前景，又會給封裝產(chǎn)業(yè)帶來哪些“地殼運動”呢？

More than Moore：SiP為5G芯片帶來了什么？

不妨從手機發(fā)布會的PPT文案上來反向思考一下，SiP到底為5G芯片封裝了哪些能力？

首先，與SoC相同的是，SiP(異構集成封裝，System in Package)也是為了在芯片層面上實現(xiàn)小型化和微型化系統(tǒng)的產(chǎn)物。其架構中一般都會包含邏輯組件、內存組件等。

而與SoC不同的是，SiP是從封裝的角度出發(fā)，以并排或疊加的封裝方式，將多種功能芯片，包括處理器、存儲器等集成在一個封裝內，從而實現(xiàn)一個基本完整的功能。

不同技術的實現(xiàn)方式，在用戶端會呈現(xiàn)出怎樣的體驗差異呢？

一方面，有可能進一步降低5G芯片的門檻。高度集成化的SoC，離不開EUV光刻機等設備和技術的支持，生產(chǎn)良率也難以保障，這也導致5G SoC芯片以及相關智能手機產(chǎn)品的價格居高不下。而SiP的開發(fā)成本與開發(fā)周期都相對更少，良率上也更有保障，這也使其開始受到半導體行業(yè)的重視。

此外，極致小型化的趨勢，讓芯片行業(yè)開始從7nm制程向5nm、3nm等發(fā)起挑戰(zhàn)，而受限于PCB主板的限制，生產(chǎn)難度也越來越高，光靠縮小晶體管的尺寸來完成技術和成本上的迭代不可持續(xù)，這也為SoC芯片設下了可見的性能瓶頸。在可預見的未來，如何在減少封裝體積的前提下保持性能，能夠提高封裝效率的SiP自然而然就上位了。比如有業(yè)內人士稱，如果將毫米波頻段和Sub-6GHz頻段都集成在5G芯片上，那么80%的芯片都會采用SiP封裝。

值得一提的是，5G的到來也打開了海量物聯(lián)、萬物智能的AIoT爆發(fā)窗口期，數(shù)以億計的邊緣終端如何輸送智慧能力，全都搞上SoC芯片顯然不太現(xiàn)實，而且還有許多終端傳感器是需要光感、微機電MEMS等來發(fā)揮作用的，傳統(tǒng)的芯片封裝也無法支持。而SiP工藝則不受芯片種類的局限，不僅可以集成處理器系統(tǒng)，其他通信傳感器也可以被封裝在一起，提供高性價比、多元化的智連解決方案。

SoC依舊霸榜，SiP山高水遠

不僅產(chǎn)業(yè)界感受到了SiP的威力，資本市場也聞弦歌而知雅意，開始看好SiP封裝的市場空間。ASE和西部證券研發(fā)中心預測，到2020年SiP的市場空間將達到166.9億美元，營收增速提升到50%左右。

但具體到現(xiàn)實層面，為什么SoC芯片才是手機廠商們的朱砂痣、白月光呢？

除了SoC本身能夠滿足當下手機性能的需求之外，SiP封裝技術自身的瓶頸起到了絕大部分的作用。

第一，SiP在5G手機上的應用被看好，這就意味著需要兼容的射頻器件數(shù)量大幅度提升，比如要同時將sub-6GHz與毫米波天線模組兼容進去，自然會導致系統(tǒng)連接變得更加復雜。而且各個功能芯片、被動元件、基板乃至注塑材料之間，還會產(chǎn)生不同程度的干擾。因此，要在如此高集成的情況下，保障信號的完整性，傳統(tǒng)標準的封裝級天線(Antenna-in-Package，AiP)就有些力不從心了，需要為SiP研發(fā)定制化的天線模組，是一個不小的挑戰(zhàn)。

第二，多器件之間的高密度排隊，芯片的堆疊與走線的復雜，自然會帶來多元的制造問題。比如當前Sub-6GHz頻段的5G，就要求所有材料如基板、塑封原材料、芯片與基板的連接材料等，都必須具備低損耗特性。清稀溶液、助焊劑等材料的配套研發(fā)也需要時間去發(fā)展。

第三，低成本完成高要求，不吃草的SiP還在等待技術的性能馬達。相比SoC成本更加低廉，原本是SiP的優(yōu)勢，同時也變成了它的“緊箍咒”。因為廠商和消費者對5G手機的要求是越來越高的，“更薄、更強、更便宜”，這個聽起來不可能完成的命題，SiP想要交出答卷，封裝廠商必須不斷探索技術創(chuàng)新，比如采用有機基板PoP封裝(HBPoP)，或是在基板的兩面放置芯片等方式。

重重難題，讓SiP技術常年來“空山不見人，但聞人語響”。不過，5G“新基建”的號角也讓SiP有了沖鋒的動力。最為直觀的變化就是，封裝產(chǎn)業(yè)的“地殼運動”已經(jīng)開始悄然發(fā)生。

封裝產(chǎn)業(yè)位移：5G時代的“冰山一角”

SiP的興起，到底會給封裝產(chǎn)業(yè)帶來哪些變局？

首先我們要明確的是，封測，是半導體行業(yè)中，中國與全球差距最小的一環(huán)。過去10年，中國封測領域占據(jù)集成電路超過40%的市場，2018年全球封測營收排名前10的企業(yè)，A股公司占據(jù)3席。

再加上中國在5G上的快速躍進，也會給中國封裝廠商帶來不小的機遇。

當然，產(chǎn)業(yè)不是打“感情牌”，具體到SiP技術落地上，一方面，傳統(tǒng)的“短板”變成了起跑線。我們知道，中國半導體行業(yè)的短板之一就是EDA工具，這也一度成為在上游設計上的能力瓶頸。但具體到SiP上，需要在EDA方面不斷提高質量，并在制造端充分探索新工藝，才能完成整體的應用蛻變。

另一方面，SiP的異質整合，也要求廠商主動展開合作，從各個IP供應商那里獲得適當?shù)腃hiplet并加以組合，這種多方面協(xié)作也讓中國廠商得以擺脫單一供應鏈的限制，發(fā)展更多的合作伙伴來共同破局。

與此同時，中國市場的“長板”也在拉高國內封裝廠商的競爭水位。

優(yōu)勢之一，來自5G智能手機潮的良性預期。

手機廠商一度是SiP技術最大的“買單者”。比如著名的封測大廠日月光，在SiP領域的領先地位，就來自于手機大廠蘋果的訂單；全球主要全球第二大封測廠安靠，其財報也顯示，中國中高端智能手機對WLCSP和SiP的需求是公司增長的主要動力。

中國手機廠商在5G產(chǎn)品研發(fā)上的快速布局，5G的基礎建設與消費市場培育，與封裝廠商的地緣親近和供應鏈協(xié)同效應，未來將有希望發(fā)揮更大的作用，令國內封裝產(chǎn)業(yè)“水漲船高”。

優(yōu)勢之二，則是中國數(shù)字化、智能化產(chǎn)業(yè)浪潮的整體托舉。

除了智能手機，海量物聯(lián)是支撐半導體行業(yè)發(fā)展的新引擎，對芯片功耗要求更低，也是支撐SiP的重要應用場景。以汽車電子為例，發(fā)動機控制單元（ECU）舉例，就由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規(guī)模集成電路組成，目前主要采用SiP的方式將芯片整合在一起。

目前，智能車載系統(tǒng)、自動駕駛等都在中國政策、產(chǎn)業(yè)資金、地方園區(qū)的扶持下快速躍遷，成為SiP封裝的“試驗田”。疊加上智能家居、智慧工廠、醫(yī)療器械、智能零售、虛擬現(xiàn)實等各行各業(yè)中的應用前景，中國產(chǎn)業(yè)規(guī)模下所埋藏的“富礦”，自然也會催生SIP技術在國內的快速起飛。比如中國半導體行業(yè)的首家上市公司江蘇長電，就通過收購了新加坡星科金朋，積累并不斷開發(fā)了一系列SiP封裝方面的技術。

作為“超越摩爾”的特制化技術，SiP技術將在5G這座巨大的“冰山”下，悄然推動封裝產(chǎn)業(yè)的板塊運動。時來易失，赴機在速，正是未來一段時間內的行業(yè)奧義。

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