物聯網欲展翅高飛　晶片封裝技術需隨之演進

隨著2020年物聯網(IoT)市場的半導體商機可望達到115億美元，封裝技術將扮演開發系統更重要角色。

評論指出，其中又以可以節省廠商成本的系統級封裝(SiP)技術最受歡迎。

據EDN報導，IoT被視為是繼PC與行動手機之後第三波科技主流，技術人員也利用從前二波獲得經驗與基礎建設，協助達成各種形式連網。

分離封裝半導體快速演進至集成電路(IC)，也將設計帶往縮小規模與增加功能性方向發展，欲讓IoT達到預期成長，封裝技術也勢必得出現等同規模的改變。

評論指出，低成本、散熱良好以及在封裝內可支持藍牙低功耗(BTLE)、Wi-Fi或ZigBee等多種標準的射頻屏蔽，是常見IoT封裝必要條件，一旦加入傳感器後，以凹槽封裝(Cavity package)為主的解決方案最受歡迎。

IoT封裝也必須處於生產就緒階段，而且不管解決方案是采分離或積體，其覆蓋區(footprint)都必須儘可能細小。

因為部分IoT應用有大小與高度限制，封裝必要條件也讓系統級封裝(System in Package；SiP)解決方案開始受到歡迎，SiP也是集成傳感器、內嵌處理器與RF聯機最佳方式。

傳感器融合(Sensor Fusion)可讓廠商無須花費太多資金在新的光罩設定，而能將不同技術快速集成，讓SiP具備快速上市的優勢。

SiP也可讓廠商直接從市售元件打造解決方案，讓工程師可馬上重新調整功率耗散將效能達到最大化。

SiP的優勢在於可將多種技術或元件集成在單一封裝內，例如集成MEMS與CMOS，在實務上並不適合採傳統IC，因為即使兩者元件有類似之處，但仍有極大不同。

首先是MEMS元件必須與環境互動，因此必須提供可傳導刺激的方法，其次，MEMS元件微縮方式與不同製程的CMOS也不同。

目前SiP設計則有晶圓級封裝、2.5D或3D架構、覆晶封裝、焊線封裝、PoP封裝(Package-on-package)等。

MEMS封裝已開始從四方形扁平無引腳(QFN)轉移至堆疊壓合式(Laminated)為主封裝，其中包括凹槽為主封裝或混合凹槽封裝，後者則是指一半封裝采封膠(Molding)，另一半則為MEMS元件凹槽，封膠部分則可承受更嚴峻環境條件。

目前MEMS、傳感器與IoT元件封裝設計仍分散，讓封裝技術標準化後，可望降低成本以及加速MEMS採用並提升廠商將產品帶往市場的信心。

一般常見可被採用成為產業標準的MEMS封裝技術則包括ChipArray/BGA/LGA、MLF/QFN與SOIC。

MEMS傳感器是IoT系統關鍵部分，但其高採用率已侵蝕平均售價，MEMS供應商解決辦法之一，便是利用傳感器融合集成多種傳感器以便提升價值。

至於SiP解決方案則可讓廠商集成不同技術以及利用市售元件因此降低成本而逐漸受到歡迎，IoT解決方案也可隨著封裝技術集成而縮小進一步降低成本。