微系統與SiP、SoP集成技術 - 人人焦點

微系統有三種典型的實現路徑，分別是SoC（Systemon Chip，片上系統）、SiP（System inPackage，系統級封裝）和SoP（System on Package，基於封裝的系統） ... 人人焦點 影視 健康 歷史 數碼 遊戲 美食 時尚 旅遊 運動 星座 情感 動漫 科學 寵物 家居 文化 教育 故事 微系統與SiP、SoP集成技術 2022-01-29高可靠電子裝聯技術 摘　要：微系統技術是突破摩爾定律極限的重要解決途徑之一，受到廣泛關注。

微系統的實現途徑有SoC、SiP和SoP三個層級，其中SiP和SoP以其靈活性和成本優勢成爲近期最具應用前景的微系統集成技術。

綜述了SiP和SoP的技術內涵、集成形態以及關鍵技術，爲微系統集成實現提供參考。

關鍵詞：微系統；系統級封裝（SiP）；基於封裝的系統（SoP） 0引言微系統是融合體系架構、算法、微電子、微光子、微機電系統（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）五大要素，採用新的設計思想、設計方法、製造方法，將傳感、處理、執行、通信、能源等五大功能集成在一起，具有多種功能的微裝置[1]。

其中，體系架構是構建微系統的骨架，功能算法是微系統的靈魂，微電子、光電子、MEMS等是微系統的基本元素，學科交叉融合是微系統創新的源泉（如圖1所示）。

近年來，微電子技術的發展已經從單一的摩爾定律向超越摩爾定律發展，即在尺度縮小的基礎上更加突出功能的融合。

微系統的發展與微電子和集成技術的發展息息相關，微電子沿著摩爾定律繼續發展，它追求的是更小的納米尺度工藝，以此推動集成電路向更高的集成度方向發展。

集成技術沿著超越摩爾定律的方向發展，它面向應用，通過射頻、模擬、光電等多種功能的融合集成提升集成密度[2]。

微系統集成則是綜合了延續摩爾和超越摩爾兩條路徑的最新成果，通過三維異質異構集成實現更高的價值（如圖2所示）。

系統的多功能融合和多專業多學科高度交叉給集成製造能力和工藝技術帶來了前所未有的機遇與挑戰。

微系統有三種典型的實現路徑，分別是SoC（SystemonChip，片上系統）、SiP（SysteminPackage，系統級封裝）和SoP（SystemonPackage，基於封裝的系統），其中SoC是晶片級的集成，SiP是封裝級的集成，而SoP是系統級的集成。

多功能晶片是SoC，基於封裝基板和多功能晶片的高密度集成構成SiP，若干個具有特定功能的SiP及其他輔助元器件與系統母板集成構成SoP，而SoP再與系統軟體結合最終構成了面向用戶的微系統產品。

系統軟體與功能算法是微系統的「靈魂」，而SoC、SiP和SoP構成了微系統的「肉身」，成爲微系統的物理實現途徑（如圖3所示）。

在三層架構的微系統集成實現途徑中，SoC期望在單晶片上通過異構甚至異質的方式集成多個系統功能，是微系統的終極目標，但其受限於材料和工藝兼容性等問題，技術難度大，研發周期長，成本高昂，還無法實現大規模的集成。

因此，目前更多是以多功能晶片的形態存在，必須與其他技術手段相結合才能實際應用於電子裝備和系統。

SiP是將多種異構晶片、無源元件等採用二維或三維形式集成在一個封裝體內。

其具有更高的靈活性，更高的綜合集成密度，更高的效費比，是目前微系統集成的熱門研究領域。

然而，SiP由於其本身集成規模的限制，以及部分功能集成手段的制約，仍很難綜合解決散熱、電源、外部互連和平台集成等系統必備需求，也仍無法構成獨立的系統。

SoP則是面向系統應用，基於系統主板，將SiP、元器件和連接器、散熱結構等部件集成到一個具備系統功能的廣義封裝內。

SoP可以加載系統軟體，可以具有完整的系統功能，是功能集成微系統最合理、最直觀的集成形勢，也是整機和系統的核心集成能力[3]。

如圖4所示，在DARPA提出的理想陣列中，也可以見到從SoC到SiP，再到SoP最終到系統的實現過程，其中需要從納米到微米，再到毫米的跨越多個尺度的集成製造手段。

本文將重點分析SiP和SoP的內涵形態與關鍵技術。

由於SoC的集成關鍵技術主要集中在微電子晶片工藝，在本文中不做重點論述。

1SiP的內涵形態與關鍵技術如圖5所示，SiP在集成封裝行業中有兩種不同的表述，分別是堆疊晶片封裝（StackedICsandPackage）和系統級封裝（SysteminPackage）。

其中，後者的使用較爲廣泛。

然而，這兩種表述具有很強的互補性，其關鍵技術共同構成了SiP的豐富內涵。

堆疊晶片封裝的關注焦點在晶片和晶片的堆疊形態，可以理解爲晶片級/晶圓級的集成封裝。

系統級封裝則更多的關注功能的融合，主要依託於多功能的封裝基板，可以理解爲基板級的集成封裝。

1.1堆疊晶片封裝堆疊晶片封裝的集成形態是在矽、玻璃或其他材料的圓片或晶圓上通過微米級的工藝手段集成各類裸晶片與無源元件。

該集成方式具有微米級的線寬和精度，具有高精度、高密度集成特點，是半導體工藝向上拓展後在異構集成中的應用。

然而，與SoC類似，堆疊晶片封裝的集成規模、功能複雜度相對較低，結構強度較低，環境適應性較弱，當前較難直接在系統中集成應用，通常需要進行二次封裝。

如圖6所示，堆疊晶片封裝的集成形態既包括以轉接板爲過渡的2.5D集成，也包括晶片/晶圓直接堆疊的3D集成[4]。

如圖7所示，在2.5D和3D集成的基礎上，堆疊晶片封裝有三種典型的集成形態：1）D2I（DietoInterposer）：製作帶TSV（ThroughSiVias，矽通孔）互連通孔、IPD（集成無源元件）和微通道散熱的矽基無源轉接板，表面集成有源器件後三維堆疊。

2）D2W（DietoWafer）：對已有CMOS（ComplementaryMetal-Oxide-SemiconductorTransistor，互補金屬氧化物半導體）晶圓做重布線和TSV互連通孔，表面集成其他非CMOS器件後三維堆疊。

3）W2W（WafertoWafer）：各同類或異類晶圓直接三維堆疊鍵合集成。

其中D2I是典型的2.5D集成形態，D2W進入到3D集成領域，而W2W是典型的3D集成形態。

三種集成形態的兼容性、靈活性和技術成熟度可以簡單排序爲D2I>D2W>W2W[5-7]。

堆疊晶片封裝主要採用晶圓後道工藝，有三項主要關鍵技術：垂直通孔、重布線與IPD集成和互連與鍵合。

如圖8所示，垂直通孔是通過矽、玻璃等轉接板或晶圓內的互連通孔，實現信號的高密度低損耗垂直互連。

典型孔徑爲5~50μm，典型深徑比爲5:1~10:1。

如圖9所示，重布線與IPD集成是通過轉接板/晶圓表面的多層重布線，實現裸晶片與晶圓間，晶圓與晶圓間的接口匹配，同時將占據表面的部分無源元件內埋。

典型線寬爲2~10μm。

如圖10所示，互連與鍵合是通過同質/異質材料的鍵合集成，實現裸晶片與晶圓間，晶圓與晶圓間的機械連接和電氣互連。

鍵合方式包括金屬鍵合、高分子鍵合、矽-矽/氧化矽-氧化矽/矽-氧化矽鍵合等[8-10]。

1.2系統級封裝系統級封裝的集成形態是以高密度基板爲核心，集成組裝射頻、模擬、數字、光電等各類元器件，構建高性能核心功能單元，實現晶片的互連、散熱和環境適應性防護[11]。

該集成方式與晶圓級集成相比集成規模更大，功能更複雜，結構強度更能適應各種複雜環境需求（如圖11所示）。

相應的，該集成方式的集成密度相對晶圓級集成較低。

系統級封裝主要採用封裝工藝，有三項主要關鍵技術：高密度基板、多功能異構組裝、封裝與防護和封裝多層堆疊（PackageonPackage，PoP）。

高密度基板是SiP集成的物理載體，其功能包括元器件之間的電氣互連，傳輸射頻、模擬、數字等信號；內埋集成部分無源元件，包括電容、電阻、電感，以及功分器、濾波器等；爲元器件提供散熱通道。

常用的SiP封裝高密度基板包括多層樹脂基板和多層陶瓷基板/管殼，其選擇的影響因素包括線條寬度、布線層數、後續封裝防護方式等（如圖12所示）。

如圖13所示，多功能異構組裝是通過引線、倒裝等主要手段，將數字、模擬、射頻甚至光電器件通過鍵合集成組裝在高密度基板上，實現特定的部件功能。

其還包括粘接、貼片、底部填充等集成關鍵技術。

封裝與防護是以一定的手段將較脆弱的晶片保護起來，以滿足特定應用下的環境適應性要求和可靠性要求。

根據應用領域的不同和對環境適應性可靠性的要求不同，可以採用非氣密性封裝和氣密性封裝（如圖14和圖15所示）。

其中，非氣密性封裝用於對可靠性要求較低的場合，包括塑封、包封、粘接金屬蓋等手段實現保護與電磁屏蔽。

氣密性封裝主要用於高可靠場合，包括陶瓷/玻璃封裝、金屬封裝等手段。

多層堆疊：與晶片和晶圓級的三維堆疊類似，SiP封裝在平面上的集成空間已經不足，可通過三維堆疊集成，在提升集成密度的同時，降低互連長度，提升性能（如圖16和圖17所示）。

2SoP的內涵形態與關鍵技術在一個電子系統中，半導體IC晶片通常只占體積的10%，通過SoC和SiP技術可以解決系統體積10%~20%的縮減。

其餘空間則被大量的分立無源元件、電路板及其線纜連線占據。

SoP提供了解決這80%~90%問題的系統集成路徑，通過「超越摩爾定律」的方式，從根本上大幅提升系統集成密度，成數量級降低系統整體的體積質量（如圖18所示）。

如圖19所示，SoP是基於封裝的系統，是基於系統主板，將SiP、元器件和連接器、散熱結構等部件集成到一個具備系統功能的封裝內。

它通過對數字、射頻、光學、微機電系統的協同設計和製造，提供幾乎所有的系統功能，是在SiP以上更高層次的集成，也屬於廣義的封裝集成領域。

如圖20所示，SoP的基本集成形態是2.5D的板級集成，是在2D的多功能高密度系統母板上集成3D的高密度封裝單元，最終形成一個具有系統功能的板級微系統。

在消費電子領域，智慧型手機的核心功能就是通過SoP的形式集成實現的（如圖21所示）。

SoP集成有四項關鍵技術，分別是系統母板、高密度混合信號多工藝跨尺度異構集成與互連、集成可靠性與多層級熱管理。

   如圖22所示，系統母板是整個SoP微系統提升集成密度的基礎和核心。

在系統母板內部嵌入射頻、數字、光等所需的高質量信號傳輸，以替代大量線纜，大幅縮小體積重量；嵌入阻容、功分、濾波等無源元件，以替代大量分立無源元件，大幅節省平面面積，用於有源晶片的集成；嵌入散熱結構，以替代部分分立散熱結構，降低體積質量。

   如圖23所示，SoP微系統具有基本完整的系統功能，需將各類異構SiP封裝或元器件在SoP主板上組裝集成並實現高質量信號互連。

集成互連的信號包括數字、模擬、射頻、光等複雜信號；集成工藝包括正裝集成、引線鍵合、倒裝集成、SMT和光電集成等；集成尺度從10μm到mm跨過至少兩個量級。

因此，高密度混合信號多工藝、跨尺度異構集成與互連工藝兼容性是核心問題。

如圖24所示，SoP主板與SiP封裝相比尺寸大、密度高、材料體系多樣、集成要素種類數量多、工藝過程複雜，系統可靠性保障難度明顯增加，需要更加詳細精確的可靠性設計與驗證。

SoP系統集成密度大幅提升，帶來熱耗的大幅增加，系統散熱壓力劇增，需建立晶片到SiP封裝到SoP微系統的全套多層級熱管理體系（如圖25所示）。

傳統主要通過熱傳導的散熱方式將可能不再適用，需要引入微流道、微熱管、微噴流、相變散熱等新型散熱手段。

3結論微系統技術是突破摩爾定律極限的重要解決途徑之一，當前已進入「百花齊放、百家爭鳴」的高速發展階段。

微系統的集成實現途徑有SoC、SiP、SoP三個層級，其中SiP和SoP以其靈活性和成本優勢成爲近期最具應用前景的微系統集成技術，本文淺析了SiP和SoP的技術內涵、集成形態以及關鍵技術，爲微系統集成實現提供參考。

 參考文獻[1]湯曉英.微系統技術發展和應用[J].現代雷達,2016,38(12):45-50.[2]RADOJCICR.More-than-Moore2.5Dand3DSiPintegration[M].Berlin,GER:SpringerPublishingCompany,2017.[3]TUMMALARR,SWAMINATHANM.Introductiontosystem-onpackage(SOP):Miniaturizationoftheentiresystem[M].NYC,USA:McGraw-HillCompanies,Inc.2008.[4]LIY,GOYADL.3DMicroelectronicpackaging:fromfundamentalstoapplications[M].Berlin,GER:SpringerPublishingCompany,2017.[5]朱健.3D堆疊技術與TSV技術[J].固體電子學研究與進展,2012,32(1):73-77.[6]崔凱,王從香,胡永芳.射頻微系統2.5D/3D封裝技術發展與應用[J].電子機械工程,2016,32(6):1-6.[7]FAROOQMG,IYERSS.3Dintegrationreview[J].ScienceChina:InformationSciences,2011,54(5):1012-1025.[8]SUZUKIT,ASAMIK,KITAMURAY,etal.Challengesofhighrobustnessself-assemblywithCu/Sn-Agmicrobumpbondingfordie-to-wafer3Dintegration[C]//2015ElectronicComponentsandTechnologyConference.NYC,USA:IEEE,2015.[9]田芳.晶圓疊層3D封裝中晶圓鍵合技術的應用[J].電子工業專用設備,2013(1):5-7.[10]肖衛平,朱慧瓏.應用於三維集成的晶圓級鍵合技術[J].微電子學,2012,42(6):836-841.[11]郝繼山,向偉瑋.微系統三維異質異構集成與應用[J].電子工藝技術,2018,39(6):317-321。

2019最受關注的10篇文章CCGA焊接故障分析及可靠性研究電氣裝聯專業禁（限）用工藝/案例集大咖分享丨虛焊的定義、成因及判定乾貨分享：PCB工藝設計規範乾貨分享：PCB工藝設計規範（二）乾貨分享：PCB工藝設計規範（三）華爲丨熱設計培訓教材完整版，趕緊收藏！三防塗覆對印製電路射頻性能影響探究排錫槽工藝對電子產品真空釺焊釺透率的影響宇航產品CCGA封裝器件高可靠組裝工藝研究及進展手工軟釺焊工藝技術（一）未來封裝技術展望塑封器件常見失效模式及其機理分析120頁飛機的腐蝕與防護知識，收藏！點擊右上角，分享給更多的工藝師。

免責聲明：本號文章來源於網絡，僅供交流學習用，文中觀點僅代表作者的觀點，並非公衆平台的觀點。

如有侵權，請儘快聯繫，我們將予以刪除。

  歡迎您留言發表自己的意見和觀點，或者您在平常工作遇到這方面的問題，可在文末留言討論。

覺得有用點在看 相關焦點 【原創教程】史上最完整houdinisop中文完全精通教程_CG獵人houdini之道原創教程第二卷Geometry卷I 點擊上方藍色字CG獵人關注最有前景技術與教程—— 微資訊·微課程 全網最全的運營SOP方案匯總合集 私域流量沙盤盈利系統（1認知要點表單）.xlsx  2.私域流量沙盤盈利系統（2產品分層表單）—xlsx  3.私域流量沙盤盈利系統（3線上流量布局表）xlsx  4.私域流量沙盤盈利系統（4線下流量布局表）xlsx  5.私域流量沙盤盈利系統（5線下精準引流執行清單表）.xlsx   6. 第一章信息化和信息系統-常規信息系統集成技術 第一章 信息化和信息系統-常規信息系統集成技術常規信息系統集成技術概要： SiP技術在5G時代的新機遇 電子製造行業之前形成晶圓製造、封測和系統組裝三個涇渭分明的環節，隨著消費電子產品集成度的提升，部分模組、甚至系統的組裝跟封測環節在工藝上產生了重疊，業務上產生了競爭或協同。

系統級晶片SoC和系統級封裝SiPSoC和SiP兩者目標都是在同一產品中實現多種系統功能的高度整合，其中SoC從設計和製造工藝的角度，藉助傳統摩爾定律驅動下的半導體晶片製程工藝，將一個系統所需功能組件整合到一塊晶片，而SiP則從封裝和組裝的角度，藉助後段先進封裝和高精度SMT工藝，將不同集成電路工藝製造的若干裸晶片和微型無源器件集成到同一個小型基板，並形成具有系統功能的高性能微型組件 後摩爾時代,從有源相控陣天線走向天線陣列微系統 DARPA微系統概念超越了微機電系統(MEMS)的認識,爲微系統多學科融合、微小尺度集成、軍事應用創新和電子信息系統小型化及性能提升提供了空間,推動了微系統集成方法和技術的進步.2017年,美國DARPA微系統辦公室啓動電子復興計劃(ERI),分別在材料與集成、電路設計和系統構架等三大支柱領域布局六大發展項目。

基於精準集成模型的系統集成案例應用與分析 近年來，各類互聯技術不斷湧現，其中較爲流行的集成技術是IHE框架下的集成引擎技術以及面向SOA服務的集成框架，這類技術框架的崛起無疑解決了系統互聯的技術難題，然而，這些技術框架實現的基礎條件是較爲理想的，即並沒有考慮伺服器設備的可靠性，作業系統及其通信網絡的穩定性、系統服務的穩定性等衆多因素。

而在現實中，這些因素往往成爲系統集成工作中無法忽略的障礙。

射頻封裝系統SIP(SystemInaPackage) 另外，在RF系統中，各類元件採用不同的技術製作而成，例如BBIC採用CMOS技術、收發機採用SiGe和BiCMOS技術、RF開關採用GaAs技術等。

系統晶片(SOC)的優勢是把所有功能整合在同一塊晶片上，但卻受到各種IC技術的限制，因此不能有效利用上述各項技術的優勢。

系統級封裝(SiP)可以對各種不同技術的不同電、熱和機械性能要求進行權衡，最終獲得最佳的性能。

矽基液晶(LCoS)微顯示技術 但是，在微顯示領域，由於可以在成本、顯示性能、功耗和屏幕尺寸等方面實現性能的綜合優化，矽基液晶（liquidcrystalonsilicon，LCoS）顯示技術具有其獨有的優勢。

LCoS微顯示基於集成電路工藝實現，需高度集成電路和顯示器件。

隨著集成電路技術的發展以及加工精度的提高，LCoS有望在保證其顯示性能的前提下進一步實現顯示微縮化，並成爲微顯示領域的主流。

【技術探討】微廢水爭論:系統看待RO機節水技術 亞翔集成:旭日東升的潔淨室系統集成工程行業龍頭企業 亞翔系統集成科技（蘇州）股份有限公司（簡稱「亞翔集成」）是提供潔淨室系統集成工程解決方案及實施服務的專業服務商。

協鑫集成恢復上市連續漲停,機構關注「系統集成」 日前，在深圳舉行的新聞發布會上，協鑫集成董事長舒樺表示，憑藉創新的商業模式、集成4.0的「差異化」競爭優勢，依託協鑫集團的產業鏈優勢，乘「能源網際網路」及「一帶一路」之風，相信協鑫集成必能推動實現光伏平價上網，並進一步引領一站式綜合能源服務的新時代。

採購sop,青海採購信息網 採購sop 1.對服務項目進行一一羅列，例如約定開設旗艦網店、對商品進行分類上下架等服務項目；，三心二力的具體方法如下：，把網際網路當做實體店營銷的工具，實體店將如虎添翼，更上一層樓！，那麼,事實有事怎樣的呢?下面筆者就給大家實力分析一波:，一杯奶茶，如何撐起如此高的估值？ 保障性集成分析技術 圖2 FMEA分析方法與其他保障性集成分析技術接口二、以可靠性爲中心的維修分析（RCMA）圖3 RCMA分析方法與其他保障性分析技術接口（1）重要維修項目（MSI）的確定MSI通常是裝備中一個子系統，這個層次既要高到避免不必要的功能分析，又要低到便於涵蓋所有的功能失效緣由。

SAP系統是什麼?與WMS系統什麼關係?如何集成? SAP系統與WMS系統關係WMS系統屬於3級，起到承上啓下的作用。

SAP屬於高層，沒有WMS系統，SAP難以滿足現代倉庫管理需求。

WMS系統是基於現場倉庫作業管控的一種系統，其重要性尤爲突出，SAP適合於國際公司，對於具有中國特色的中小公司來說未必適合。

所以國內公司選擇ERP系統的時候還是要慎重考慮。

亞翔集成上交所掛牌上市加速打造潔淨及機電系統集成的國際一流企業 12月30日，亞翔系統集成科技（蘇州）股份有限公司（簡稱「亞翔集成」或「公司」）正式登陸上交所主板，亞翔集成本次發行5,336萬股，股票簡稱「亞翔集成 全息多態數位化工廠系統集成解決方案 INCIC系統的應用部署簡單高效不需要編程，提高系統集成工作實施效率的同時，還大大降低企業後期的維護成本。

廣泛應用於SCADA數據系統集成、數位化工廠底層多總線數據集成、APC系統應用部署、基礎自動化跨總線協議數據通訊、智慧工廠數位化、網絡化通訊集成方案。

INCIC是多個領域底層數位化和數據集成便捷而高效的通用數據集成通訊系統 微顯示技術LCoS的工藝流程、晶片結構、關鍵技術與驅動IC 例如最早的AR眼鏡GoogleGlass，以及AR一體機眼鏡的標杆產品Hololens，都採用的是LCoS微顯示技術。

LCoS微顯示技術結合了高度集成的CMOS工藝，大幅提高了像素密度，減小了體積，並實現了高速傳輸，很好地滿足了AR技術對高幀率的需求。

乾貨|「電子集成技術」全面解析 全國人民熱情高漲，國家也採取一系列措施來積極應對：首先，集成電路終於成爲了一級學科，對集成電路領域的投入也日益加大，各大高校相繼成立集成電路學院，南京還專門成立了一所集成電路大學.集成電路屬於電子集成技術的一種，那麼，現在的電子集成技術發展到了什麼程度呢？ 技術科普|大豆增產增效集成技術模式 滄州市農林科學院大豆試驗站經過多年的實踐經驗，總結出一套切實有用的增產增效集成技術模式。

⑤調整清選系統風機轉速與振動篩類型，保證清選清潔度。

簡單講下調轉速500-550/650-720轉/分，調整齒側間隙35-45毫米。

專家測產結果 1、2015年9月20日，在河間米各莊鄉張興屯村，專家對滄豆10使用「夏大豆綠色增產增效集成技術」的100畝示範區進行田間測產，畝產高達323.8公斤。