System-in-Package (SiP) 是一个精心设计的故事,背景设置在现代半导体行业的大前提下,主角正在稳步推进一个不起眼的情节,即集成(同质或异质),以及一些次要角色(上市时间、产品设计模块化、供应链弹性等)故事无可挑剔的散文——由精确、技术含量高的术语组成,例如双面#SMT 、隔间 EMI 屏蔽、薄膜辅助成型、选择性(或步进)成型、封装内/封装上的天线、3D 堆叠、嵌入式芯片基板——引发了关于成本、性能和可靠性(又名“CPR” ”),由此确立了“比摩尔定律”这一不可磨灭的主题。
⫸ 移动通信的演变:
2G (GSM/CDMA/GPRS) ➟ 3G (W-CDMA/HSPA+) ➟ 4G (LTE) ➟ 5G FR1 (410MHz-7125MHz) ➟ 5G FR2 (24250MHz-52600MHz;又名毫米波或“mmWave”) ➟ 5G FR1+ FR2、UWB/FiRa、6G等
⫸ 移动射频前端(RFFE)系统级封装(SiP)的演进:
分立射频(无 RFFE SiP)➟ 1 个收发器 (Tx/Rx) RFFE SiP 和 2-3 个单片 PA ➟ 3-4 个 RFFE SiP(包括 3-4 个 PAMiD 和 0-1 个 PAMiF)➟ 5-7 个 RFFE SiP(包括 2 个-3 个 PAMiD 和 3-4 个 PAMiF)➟ 7-9 个 RFFE SiP(包括 1-2 个封装天线或“AiP”)➟ 超过 10 个 RFFE SiP(包括但不限于 AiP)。
⫸ 功放模块(PAM)集成演进:
☟ PAMiD:集成双工器的功率放大器模块
☟ PAMiF:带集成滤波器的功率放大器模块
☟ PAMiM:具有集成匹配网络的功率放大器模块
☟ PAMiT:带有集成(天线)调谐器的功率放大器模块
☟ PAMiX:集成 X 的功率放大器模块(待定;可能 X = 毫米波相控阵波束形成器)
⫸ RFFE 组装的演变(即,通过封装复杂性):
单片 ➟ 单面 2D SiP ➟ 双面 2D SiP ➟ 3D(堆叠)SiP
上述“进化”的三个主要驱动力是:
➊ 不断增加的功能、互连和功率密度,同时受到装配空间预算不断缩减的限制;
➋ 工作频率从 4G (LTE)、5G FR1 (Sub-7GHz) 提高到 FR2 (mmWave) 保证了更紧密的接近性(例如集成薄膜天线的 RFFE、基于 MEMS 的孔径天线调谐和切换,以及有效和可靠的 EMI 屏蔽技术);
➌ 异构集成,这需要在 SiP 的不同工艺节点上集成多种 IC 技术(CMOS、SiGe/SOI、GaAs、GaN 等),以及无源元件甚至 B2B 连接器。
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---Michael Liu -JCET USA