融界8月12日消息，有投資者在互動(dòng)平臺(tái)向航天智裝提問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)董秘，貴公司生產(chǎn)的宇航級(jí)SoC 及 SiP 產(chǎn)品主要功能和運(yùn)用場(chǎng)合，能不能說(shuō)明一下。
公司回答表示：相關(guān)產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)智能控制、信息處理等功能，適用于航天器的控制計(jì)算機(jī)、綜合電子及部組件產(chǎn)品中。
本文源自金融界AI電報(bào)
源：原文來(lái)自“System in Package”，作者Paul McLellan；部分內(nèi)容轉(zhuǎn)載自【EDA365，“超越摩爾之路——SiP簡(jiǎn)介”】
SiP是組裝在同一個(gè)封裝中的兩個(gè)或多個(gè)不同的芯片。這些芯片可能大不相同，包括微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、傳感器、天線和無(wú)源元件，以及更顯眼的數(shù)字芯片、模擬芯片和存儲(chǔ)器芯片。唯一例外的是將單個(gè)芯片放入封裝中——但即使一個(gè)封裝里面只有一顆片上系統(tǒng)（SoC）也不能稱作SiP。這也許有點(diǎn)矛盾，但符合一句格言， “系統(tǒng)級(jí)總是最高級(jí)” 。
SiP——超越摩爾定律的必然選擇路徑
摩爾定律確保了芯片性能的不斷提升。眾所周知，摩爾定律是半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的“圣經(jīng)”。在硅基半導(dǎo)體上，每18個(gè)月實(shí)現(xiàn)晶體管的特征尺寸縮小一半，性能提升一倍。在性能提升的同時(shí)，帶來(lái)成本的下降，這使得半導(dǎo)體廠商有足夠的動(dòng)力去實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體特征尺寸的縮小。這其中，處理器芯片和存儲(chǔ)芯片是最遵從摩爾定律的兩類芯片。以Intel為例，每一代的產(chǎn)品完美地遵循摩爾定律。在芯片層面上，摩爾定律促進(jìn)了性能的不斷往前推進(jìn)。
SiP是解決系統(tǒng)桎梏的勝負(fù)手。把多個(gè)半導(dǎo)體芯片和無(wú)源器件封裝在同一個(gè)芯片內(nèi)，組成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的芯片，而不再用PCB板來(lái)作為承載芯片連接之間的載體，可以解決因?yàn)镻CB自身的先天不足帶來(lái)系統(tǒng)性能遇到瓶頸的問(wèn)題。以處理器和存儲(chǔ)芯片舉例，因?yàn)橄到y(tǒng)級(jí)封裝內(nèi)部走線的密度可以遠(yuǎn)高于PCB走線密度，從而解決PCB線寬帶來(lái)的系統(tǒng)瓶頸。舉例而言，因?yàn)榇鎯?chǔ)器芯片和處理器芯片可以通過(guò)穿孔的方式連接在一起，不再受PCB線寬的限制，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)帶寬在接口帶寬上的提升。
SiP有多種形式，包括從高端的帶硅通孔（TSV）的硅interposer和芯片到低端帶引線鍵合芯片的BGA（就像老一代iPhone中的Ax芯片）。過(guò)去，SiP受到一個(gè)悖論的限制：如果SiP更便宜，便會(huì)有更多人使用它們，但是如果沒(méi)有大量的量產(chǎn)應(yīng)用，成本仍然很高。但是移動(dòng)電子消費(fèi)品的市場(chǎng)如此之大，動(dòng)輒上億，這在一夕之間改變了這種兩難境地。
另一個(gè)驅(qū)動(dòng)SiP發(fā)展的因素是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。幾乎任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都包含傳感器、計(jì)算器件、通信設(shè)備（通常是無(wú)線的），以及存儲(chǔ)器。這些不可能利用同一制程制造，也就無(wú)法在同一個(gè)芯片上制造，所以在SiP級(jí)別進(jìn)行集成更為可行。物聯(lián)網(wǎng)的兩大驅(qū)動(dòng)因素是傳感器成本的降低，以及多芯片封裝和模塊的低成本。市場(chǎng)容量受到SiP成本的影響，而SiP成本又會(huì)影響到市場(chǎng)容量，兩者相輔相成。
SiP——為應(yīng)用而生
主要應(yīng)用領(lǐng)域：無(wú)線通訊、汽車電子、醫(yī)療電子、計(jì)算機(jī)、軍用電子等
德州儀器公司
德州儀器公司的MicroSiP是一個(gè)電源設(shè)備。尺寸僅為2.9mm x 2.3mm x 1mm，其中包括安裝在頂部的電感，以減少電路板空間。
Microsemi公司
Microsemi已將芯片嵌入到基板中，與之前的版本相比，面積減少了400%。它具有很高的可靠性，符合植入式元件的MIL標(biāo)準(zhǔn)。這種方法也適用于其他需要高可靠性的環(huán)境，如航空航天、汽車和工業(yè)傳感領(lǐng)域。在此舉一個(gè)改進(jìn)示例——超薄嵌入式芯片，其疊層厚度為0.5mm，模塊總高度約為1mm（這是分立元件的極限）。
Apple公司
根據(jù)Chipworks的x光分析表明，蘋(píng)果手表的S1“芯片”實(shí)際上是一個(gè)SiP，其中包含大約30個(gè)集成電路、許多無(wú)源元件，除封裝本身之外，還有一個(gè)ST加速度計(jì)/陀螺儀。
AMD公司
AMD的圖形處理器用作硅中介層和硅通孔。它在1.011mm2的中介層中心安裝了一個(gè)595mm2的專用集成電路（ASIC），這個(gè)ASIC周圍有四個(gè)高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）疊層（每個(gè)疊層由一個(gè)邏輯芯片和四個(gè)堆疊在頂部的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）芯片組成）。互連超過(guò)200,000個(gè)，包括銅柱凸塊和C4凸塊。中介層有65,000個(gè)直徑為10um的硅通孔。
索尼公司
CMOS圖像傳感器（CIS）的最先進(jìn)技術(shù)不是像過(guò)去那樣將圖像傳感器的正面暴露在光線下，而是將圖像傳感器變薄，使其對(duì)光線透明，然后將其翻轉(zhuǎn)到下方的圖像傳感器處理器（ISP）芯片上，因此不再需要任何TSV。傳感器接收到的光穿過(guò)變薄的芯片背面。
索尼已在三層堆疊結(jié)構(gòu)上更進(jìn)一步。頂部是圖像傳感器，中間是DRAM層，底部是ISP（圖像信號(hào)處理器）。來(lái)自圖像傳感器的信號(hào)實(shí)際上直接通過(guò)DRAM層到達(dá)處理器，然后返回存儲(chǔ)器。這是第一個(gè)使用晶圓接合的商業(yè)化三層堆疊結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，它用在了一款高端手機(jī)上，即索尼Experia XZ，這款手機(jī)于2017年2月在MWC（世界移動(dòng)通信大會(huì)）大會(huì)上推出。圖像傳感器和（DRAM）的厚度減薄到了2.6um！幾十年前，這是晶體管的大小。
索尼不僅是圖像傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)先者，在包括蘋(píng)果手機(jī)在內(nèi)的大多數(shù)高端手機(jī)領(lǐng)域也是如此。索尼在2017年推出的這款手機(jī)能達(dá)到960fps，已經(jīng)相當(dāng)令人驚艷了。
諾基亞公司
諾基亞SiP適用于企業(yè)路由器，因此不屬于像移動(dòng)設(shè)備這樣對(duì)成本非常敏感的市場(chǎng)。它的處理速度可達(dá)100TB/s甚至更高。含有22個(gè)芯片，其中包括定制存儲(chǔ)器。整個(gè)路由器的尺寸與游戲機(jī)相當(dāng)，卻可以同時(shí)處理令人難以置信的視頻流（Netflix、YouTube等）。
SiP在無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用最早，也是應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。在無(wú)線通訊領(lǐng)域，對(duì)于功能傳輸效率、噪聲、體積、重量以及成本等多方面要求越來(lái)越高，迫使無(wú)線通訊向低成本、便攜式、多功能和高性能等方向發(fā)展。SiP是理想的解決方案，綜合了現(xiàn)有的芯核資源和半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢(shì)，降低成本，縮短上市時(shí)間，同時(shí)克服了SOC中諸如工藝兼容、信號(hào)混合、噪聲干擾、電磁干擾等難度。手機(jī)中的射頻功放，集成了射頻功放、功率控制及收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等功能，完整的在SiP中得到了解決。
手機(jī)輕薄化帶來(lái)SiP需求增長(zhǎng)。手機(jī)是SiP封裝最大的市場(chǎng)。隨著智能手機(jī)越做越輕薄，對(duì)于SiP的需求自然水漲船高。從2011-2015年，各個(gè)品牌的手機(jī)厚度都在不斷縮減。輕薄化對(duì)組裝部件的厚度自然有越來(lái)越高的要求。以iphone 6s為例，已大幅縮減PCB的使用量，很多芯片元件都會(huì)做到SiP模塊里，而到了iPhone8，有可能是蘋(píng)果第一款全機(jī)采用SiP的手機(jī)。這意味著，iPhone8一方面可以做得更加輕薄，另一方面會(huì)有更多的空間容納其他功能模塊，比如說(shuō)更強(qiáng)大的攝像頭、揚(yáng)聲器，以及電池。
蘋(píng)果手表應(yīng)用的技術(shù)最為先進(jìn)。在尺寸26mm x 28mm的封裝中含有許多器件。手表對(duì)尺寸的嚴(yán)格約束意味著不使用SiP技術(shù)就不可能構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)。下圖是蘋(píng)果手表的電路板，可以更清晰的了解該級(jí)別的設(shè)計(jì)：
觸控芯片。在Iphone6中，觸控芯片有兩顆，分別由Broadcom和TI提供，而在6S中，將這兩顆封在了同一個(gè)package內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了SiP的封裝。而未來(lái)會(huì)進(jìn)一步將TDDI整個(gè)都封裝在一起。iPhone6s中展示了新一代的3D Touch技術(shù)。觸控感應(yīng)檢測(cè)可以穿透絕緣材料外殼，通過(guò)檢測(cè)人體手指帶來(lái)的電壓變化，判斷出人體手指的觸摸動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。而觸控芯片就是要采集接觸點(diǎn)的電壓值，將這些電極電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)信號(hào)，并根據(jù)坐標(biāo)信號(hào)控制手機(jī)做出相應(yīng)功能的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)其控制功能。3D Touch的出現(xiàn)，對(duì)觸控模組的處理能力和性能提出了更高的要求，其復(fù)雜結(jié)構(gòu)要求觸控芯片采用SiP組裝，觸覺(jué)反饋功能加強(qiáng)其操作友好性。
指紋識(shí)別同樣采用了SiP封裝。將傳感器和控制芯片封裝在一起，從iPhone 5開(kāi)始，就采取了相類似的技術(shù)。
快速增長(zhǎng)的SiP市場(chǎng)
2013-2016年SiP市場(chǎng)復(fù)合年均增長(zhǎng)率為15%。2016年全球SiP產(chǎn)值約為64.94億美元，較2015年成長(zhǎng)17.4%左右；在智慧型手機(jī)出貨量持續(xù)高位，以及Apple Watch 等穿戴式產(chǎn)品問(wèn)世下，全球SiP產(chǎn)值估計(jì)將繼續(xù)增長(zhǎng)。
以2016-2018年為周期，我們來(lái)計(jì)算SiP在智能手機(jī)市場(chǎng)三年內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模。假設(shè)SiP的單價(jià)每年降價(jià)10%，智能手機(jī)出貨量年增3%?？梢钥吹?，SiP在智能手機(jī)中的新增市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合年均增長(zhǎng)率為192%, 非?？捎^。
從產(chǎn)業(yè)鏈的變革、產(chǎn)業(yè)格局的變化來(lái)看，今后電子產(chǎn)業(yè)鏈將不再只是傳統(tǒng)的垂直式鏈條：終端設(shè)備廠商——IC設(shè)計(jì)公司——封測(cè)廠商、Foundry廠、IP設(shè)計(jì)公司，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)將同時(shí)調(diào)動(dòng)封裝廠商、基板廠商、材料廠、IC設(shè)計(jì)公司、系統(tǒng)廠商、Foundry廠、器件廠商（如TDK、村田）、存儲(chǔ)大廠（如三星）等彼此交叉協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。未來(lái)系統(tǒng)將帶動(dòng)封裝業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，反之高端封裝也將推動(dòng)系統(tǒng)終端繁榮。未來(lái)系統(tǒng)廠商與封裝廠的直接對(duì)接將會(huì)越來(lái)越多，而IC設(shè)計(jì)公司則將可能向IP設(shè)計(jì)或者直接出售晶圓兩個(gè)方向去發(fā)展。
由于封測(cè)廠幾乎難以向上游跨足晶圓代工領(lǐng)域，而晶圓代工廠卻能基于制程技術(shù)優(yōu)勢(shì)跨足下游封測(cè)代工，尤其是在高階SiP領(lǐng)域方面；因此，晶圓代工廠跨入SiP封裝業(yè)務(wù)，將與封測(cè)廠從單純上下游合作關(guān)系，轉(zhuǎn)向微妙的競(jìng)合關(guān)系。
封測(cè)廠一方面可朝差異化發(fā)展以區(qū)隔市場(chǎng)，另一方面也可選擇與晶圓代工廠進(jìn)行技術(shù)合作，或是以技術(shù)授權(quán)等方式，搭配封測(cè)廠龐大的產(chǎn)能基礎(chǔ)進(jìn)行接單量產(chǎn)，共同擴(kuò)大市場(chǎng)。此外，晶圓代工廠所發(fā)展的高階異質(zhì)封裝，其部分制程步驟仍須專業(yè)封測(cè)廠以現(xiàn)有技術(shù)協(xié)助完成，因此雙方仍有合作立基點(diǎn)。
總結(jié)
SiP促成了許多產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)，尤其是：
手機(jī)、平板、筆記本
固態(tài)硬盤(pán)（SSD）
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備
汽車安全系統(tǒng)，包括雷達(dá)
醫(yī)用可穿戴設(shè)備
高性能計(jì)算（HPC）系統(tǒng)
其中，主要的驅(qū)動(dòng)因素便是性能和外形。但對(duì)低成本解決方案的需求推動(dòng)了新封裝設(shè)計(jì)的采用，這些因素缺一不可。此外，經(jīng)濟(jì)和商業(yè)決策也是一個(gè)很大的驅(qū)動(dòng)因素，有時(shí)還有技術(shù)性能方面的考慮（例如70GHz雷達(dá)）。
隨著摩爾定律這一趨勢(shì)減緩，而最先進(jìn)的工藝不再適用于許多模擬或射頻設(shè)計(jì)，SiP會(huì)成為首選的集成方法之一，集成是“超越摩爾定律”的一個(gè)關(guān)鍵方面，而SiP將在不單純依賴半導(dǎo)體工藝的面積縮放的情況下，實(shí)現(xiàn)更高的集成度。
SiP代表了行業(yè)的發(fā)展方向：芯片發(fā)展從一味追求功耗下降及性能提升（摩爾定律），轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿足市場(chǎng)的需求（超越摩爾定律），SiP是實(shí)現(xiàn)的重要路徑。SiP從終端電子產(chǎn)品角度出發(fā)，不再一味關(guān)注芯片本身的性能/功耗，而去實(shí)現(xiàn)整個(gè)終端電子產(chǎn)品的輕薄短小、多功能、低功耗等特性；在行動(dòng)裝置與穿戴裝置等輕巧型產(chǎn)品興起后，SiP的重要性日益顯現(xiàn)。
作者簡(jiǎn)介：
免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個(gè)人觀點(diǎn)，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點(diǎn)，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對(duì)該觀點(diǎn)贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。
今天是《半導(dǎo)體行業(yè)觀察》為您分享的第2172期內(nèi)容，歡迎關(guān)注。
IP 全稱為「System Integrity Protection」即「系統(tǒng)完整性保護(hù)」，是 OS X El Capitan 時(shí)開(kāi)始采用的一項(xiàng)安全技術(shù)，SIP 將一些文件目錄和系統(tǒng)應(yīng)用保護(hù)了起來(lái)。但這會(huì)影響我們一些使用或設(shè)置，比如：更改系統(tǒng)應(yīng)用圖標(biāo)、終端操作系統(tǒng)目錄文件提示「Operation not permitted」、Finder 無(wú)法編輯系統(tǒng)目錄里的文件。
因?yàn)?SIP 是系統(tǒng)級(jí)的權(quán)限操作，我們無(wú)法直接關(guān)閉它，需要前往「macOS 恢復(fù)功能」下進(jìn)行。
將 Mac 開(kāi)機(jī)，立即在鍵盤(pán)上按住 Command ? + R，直到看到 Apple 標(biāo)志或旋轉(zhuǎn)的地球時(shí)松開(kāi)?？吹健笇?shí)用工具」窗口時(shí)，恢復(fù)功能啟動(dòng)即完成。
intel處理器
把mac電腦完全關(guān)機(jī)，然后開(kāi)機(jī)，在電腦開(kāi)機(jī)時(shí)候馬上按著Command+R 不放，直到看到 Apple 標(biāo)志或旋轉(zhuǎn)的地球時(shí)松開(kāi)，等待進(jìn)入Recovery 模式。
M1/M2處理器
將Mac關(guān)機(jī)，按住開(kāi)機(jī)電源鍵不要松開(kāi)，這個(gè)過(guò)程會(huì)提示“正在載入啟動(dòng)選項(xiàng)…”，等出現(xiàn)選項(xiàng)后，再松開(kāi)電源鍵，然后點(diǎn)擊選項(xiàng)即可進(jìn)入Recovery 模式。
進(jìn)入Recovery模式界面之后，點(diǎn)擊最頂上菜單「實(shí)用工具」選擇「終端」，打開(kāi)終端工具。
在終端中，輸入「csrutil disable」后回車。
回車后會(huì)提示「成功關(guān)閉了系統(tǒng)完整性保護(hù)，請(qǐng)重啟機(jī)器」
點(diǎn)擊菜單欄 ? 標(biāo)志，選擇「重新啟動(dòng)」。
就此我們關(guān)閉了 SIP。
SIP 是避免軟件任意修改或覆蓋任意系統(tǒng)文件或應(yīng)用，日常還是建議保持開(kāi)啟狀態(tài)的。
仍然是進(jìn)入到「macOS 恢復(fù)功能」，但這次在終端輸入的是「csrutil enable」開(kāi)啟 SIP，重啟 Mac 即可。
和之前不同，這次輸入的是「csrutil enable」
在正常系統(tǒng)打開(kāi)「終端」，輸入「csrutil status」后回車。
enabled 為開(kāi)啟，disabled 為關(guān)閉