物聯網Wi-Fi，SIP 時代即將來臨

物聯網智庫 原創

消費電子產品對於輕薄短小的造型與多元化功能的追求是永無止境的，這也連帶著促使了「製程微縮」和「系統整合」成為了半導體發展的兩大趨勢，幾十年來，強調製程微縮為主的晶圓製造業一直遵循著「摩爾定律」快速發展，但是，隨著物理極限的逼近，摩爾定律的魔力正在逐漸的失效，因而，將不同功能的異質晶粒進行系統的整合，以便對電子產品的尺寸與性能進行優化的做法必將會越來越受到重視。

在此發展方向的引導下，物聯網Wi-Fi行業形成了相關的三大新主流：系統單晶片SoC、傳統PCBA模塊與系統化封裝SIP，但是，在新興的物聯網時代，SoC、PCBA模塊和SIP這三大技術流派到底誰才能成為主宰呢？

越來越尷尬PCBA模塊

傳統的PCBA模塊因為技術成熟，門檻比較低，早些年在國內市場很流行，但是，近幾年，因為物聯網消費終端市場的興起，PCBA模塊的尺寸過大問題越來越突出，在產品低功耗、小尺寸的趨勢下PCBA模塊的前景會越來越尷尬。

Wi-Fi SOC會是救世主嗎？

SoC（System on Chip）即片上系統，顧名思義，就是將所有電子元器件集成到一個晶片上，以組成一個可以獨立運行的系統，這聽起來是一件令人興奮的事情，因為，要是能夠將一個電子產品所有的電子元器件集成到小小的一塊晶片上，這對於整個行業來說都是一個標誌性的進步。

想必，SoC的優點足以讓眾多的從業者興奮不已，事實上，英特爾、高通、三星等晶片巨頭都有種類繁多的SoC產品，更不用說國內眾多的方案集成商早已把SoC當成未來的救世主，準備在物聯網時代大展宏圖。

但是，SoC真的有這麼神奇麼？它能夠如「雲南白藥」一樣包治百病麼？事實上，SoC的應用現狀可以驗證西方的那句諺語「The more hopes,the more disappointed would be」，時至今日，SoC產品的性價比遠沒有達到人們的期望值。

站在用戶的角度，SOC使用面臨如下問題:

1.Wi-Fi 的RF性能參數校準

由於無線指標對於外圍環境參數的變化而非常敏感，比如PCB板材材質，厚度都會引起阻抗變化，這樣就會導致每個客戶都要對SOC的功率、誤碼率等各種指標進行測試、調試，這也是目前模組公司的核心價值之一。

通常物聯網分布在各個行業，這些校準需要專門的測試設備進行操作，並不適用於大多數行業

2.集成度不高

通常來說，SOC通常很難集成Flash，晶體、濾波器這些元器件，用戶還需要把這些對參數非常敏感和專業性強的元器件集成到PCB上，提高了使用門檻

3.軟體服務

PCBA模塊和SIP都集成了大量軟體和各種雲端服務

SIP 現身江湖

系統化封裝SIP（System in a Package）就是將多種不同功能的電子元件，包括處理器、存儲器等集成在一個封裝內，從而實現一套完整的功能。

簡而言之，SIP就是一個外形長得和SOC一模一樣的PCBA模塊，既有傳統Wi-Fi模塊的功能和易用性，價格也比傳統模塊便宜，體積又比SOC小，是結合二者優點，在產業鏈上是SOC的下游段。

SIP封裝技術採取了多種裸晶片或模塊進行排列組裝，若就排列方式進行區分可大體分為平面式2D封裝和3D封裝的結構。

此外，SIP還可以採用多功能性基板整合組件的方式——將不同組件內藏於多功能基板中，達到功能整合的目的。

不同的晶片排列方式，與不同的內部接合技術搭配，使SIP的封裝形態產生多樣化的組合，並可依照客戶或產品的需求加以客制化或彈性生產。

SIP的優勢

作為一種新型的封裝技術，SIP的出現或許在技術上沒有那麼的令人興奮，但是其在異質部分的整合，成本控制、研發周期以及綜合性能方面有著絕對的優勢。

1.體積超小，集成應用軟體

一般情況下，Wi-Fi 的SoC只集成ARM M3和無線收發器之類的基本架構系統，而SiP集成了SOC的die＋Flash＋晶體＋感容器件＋軟體，對於用戶的使用要求非常低，同時SIP採用特殊材料工藝和全自動化生產線，有效的控制了成本。

以筆者所熟悉的上海漢楓電子科技有限公司為例，該公司最近研發了一款新產品「HF-SIP120」，這款產品是基於目前SDK開發的SIP，真正做到零外圍，就連3.3V電源濾波的電容都集成在內，採用128K/256K RAM，2M Flash，無縫兼容漢楓已有產品的軟體和SDK，並且，漢楓電子藉助百度網絡是其股東的優勢，下一步計劃是在SIP裡面集成智能語音識別功能和音頻等更為豐富的功能，以滿足各個領域的要求。

2.更低的成本

SIP封裝技術在節省成本方面效果也十分的明顯，與傳統模塊相比，由於SIP的製造和測試都是自動化，而傳統模塊的生產和測試都涉及大量流水線工人檢測和製造，導致生產成本上升和生產效率不高。

SIP則提高了生產效率和生產良率，從而製造和測試成本進一步下降，同樣功能的模塊和SIP，成本可以下降10%～15%，生產效率則數倍於傳統模塊。

3.更短的研發周期

SIP因為集成了眾多的軟體功能模塊，基本可以實現一個電子產品的整體正常運行的功能，這對於眾多的消費產品有著重要的意義。

我們知道，目前市面上流行的電子消費品是典型的「Time to Market」產品，這對於研發周期提出了很高的要求，因此，SIP技術的出現，足以取代傳統單一的模塊，成為眾多智能消費產品的選擇。

上海漢楓電子科技有限公司創始人兼董事長謝森先生向筆者透露，該公司的SIP產品不僅在易用性方便做的是十分的出色，並且還可以支持阿里雲、京東雲、雲智易、機智雲等主流雲平台，兼容目前軟體和SDK，進一步降低軟硬體的使用門檻，可以幫助用戶極大的縮短了研發周期。

SIP——物聯網產品的明智之選

可以看到，與在印刷電路板上進行系統集成相比，SIP能最大限度地優化系統性能、避免重複封裝、縮短開發周期、降低成本、提高集成度。

相對於SoC和傳統PCBA模塊，SIP還具有靈活度高、集成度高、設計周期短、開發成本低、容易進入等特點。

SIP封裝技術的眾多優勢使其不僅可以廣泛的應用於工業應用領域，而且在包括智慧型手機、及智能手錶、智能手環、智能眼鏡等物聯網消費領域也有非常廣闊的市場。

目前智能硬體廠商在設計智能可穿戴設備時，主要面臨的挑戰是如何將眾多的需求功能全部放入極小的空間內。

以智能眼鏡為例，在硬體設計部分就須要考量無線通訊、應用處理器、儲存記憶體、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應器、麥克風等主要元件特性及整合方式，也須評估在元件整合於系統板後的相容性及整體的運作效能。

而運用SIP系統微型化設計，能以多元件整合方式，簡化系統設計並滿足設備微型化。

在不改變外觀條件下，又能增加產品的可攜性和無線化以及即時性的優勢。

事實上，蘋果一直是Wi-Fi SIP技術的忠實粉絲，蘋果手機從1代到第6代，Wi-Fi全部都是使用村田公司SIP，而在Apple Watch以及最新的iphone7已全面採用SIP封裝技術，巨頭的推動將會使SIP技術的普及發展更為順利，SIP也正在成為後摩爾定律時代行業發展的新助力。

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