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關于后摩爾時代產業鏈的分析和介紹

ELEXCON深圳國際電子展 ? 來源:djl ? 2019-10-23 11:15 ? 次閱讀

在摩爾定律提出的前三十年,新工藝制程的研發并不困難,但隨著特征尺寸越來越接近宏觀物理和量子物理的邊界,現在先進工藝制程的研發越來越困難,研發成本也越來越高。如果工藝制程繼續按照摩爾定律所說的以指數級的速度縮小特征尺寸,會遇到兩個阻礙,首先是經濟學的阻礙,其次是物理學的阻礙。

由于兩大阻礙的存在,繼續簡單粗暴地縮小特征尺寸將會變得越來越困難。為了解決阻礙問題,產業界和學術界給出了三個方向,一是“More Moore繼續深度摩爾”,二是“More than Moore超越摩爾”,三是“Beyond CMOS超越CMOS”。

針對 “More Moore繼續深度摩爾”和“More than Moore超越摩爾”這兩條路徑,分別誕生了兩種產品SoC(System On a Chip系統級芯片)和SiP(System In a Package系統級封裝)。SoC是摩爾定律繼續往下走下的產物,而SiP則是實現超越摩爾定律的重要路徑。兩者都是實現在芯片層面上實現小型化和微型化系統的產物。

根據國際半導體路線組織(ITRS)的定義:SiP(System In a Package系統級封裝)為將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件,以及諸如MEMS或者光學器件等其他元器件優先組裝到一起,實現一定功能的單個標準封裝件,形成一個系統或者子系統。簡而言之,SiP是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現一個基本完整的功能。與SoC(System On a Chip系統級芯片)相對應。不同的是系統級封裝是采用不同芯片進行并排或疊加的封裝方式,而SOC則是高度集成的芯片產品。從封裝發展的角度來看,SiP是SoC封裝實現的基礎。

半導體技術向多元化轉型是未來市場增長動力。從130納米到28納米時代都屬于“一枝獨秀”,例如130納米/90納米時代的臺式電腦 、65納米時代的移動電腦、40/28納米時代的大數據 ,20/16/14納米時代的移動智能終端;摩爾定律放緩后,進入后摩爾時代,相關多元化技術加入推動市場規模持續增長,已經從“一枝獨秀”來到“百花齊放”,例如10納米時代的邊緣計算、AR/VR,再到7/5/3納米時代,更是有物聯網、5G通信、智能汽車、人工智能等推動市場增長。

面對多元化進程中市場新的應用需求,如更高的計算能力(More computation power)、更多功能要求(More Functional requirement)、高頻(high frequency)、低功耗(low power consumption),異質系統集成是關鍵解決方案之一,當然也可以按照摩爾定律繼續艱難前行。

事實上,集成電路(Integrated Circuit)中集成是電路永恒的追求。人類為了追求芯片的性能和功能,一直都走在集成的道路上。在集成電路發明60多年來,從最早期的晶體管集成(SSI到MSI到LSI到VLSI再到今天的ULSI);當晶體管集成到了億級時,再想要集成更多的晶體管,成本將大大增加,于是出現了芯片集成,就是通常所說的SoC(System On a Chip系統級芯片);也出現了封裝集成,就是本文所指的SiP;也包括板級集成(SoB,System on board或Board-Level Sysem Integration)。

系統集成將造成集成電路產業鏈(晶圓代工Foundry、委外封測代工OSAT、電子制造服務EMS和系統廠商)各有重疊重整,帶來新的競爭和機遇。

SiP技術的集成方式比較靈活多樣,具有更大的設計自由度,進入市場的周期比較短,研究開發費用也較SoC低,NRE(Non-Recurring Engineering)費用也比較低,所以雖然無法完全取代具有更高集成度水平的單芯片硅集成技術SoC,但可在某些應用市場上作為一種變通方案代替SoC。特別是針對有更多功能、更高頻率、更低功耗需求的應用市場,包括5G通信用的射頻前端、物聯網用的傳感器芯片、智能汽車用的功率芯片,SiP將發揮更多優勢。

而相比SoB技術時,SiP技術能提供更佳性能指標、更小尺寸的產品,以滿足系統的需求。

相比較而言,SoC、SiP、SoB三大集成技術中,筆者認為SiP具有更多的優勢,也將有更多的機遇,或將成為大贏家。

“第三屆中國系統級封裝大會”(SiP Conference China 2019)被廣泛認為是中國至關重要的SiP大會,由博聞創意會展(深圳)有限公司主辦。本次大會將涵蓋11 項熱門議題和 40+ 國內外重磅演講嘉賓,分享面向5G、手機、loT和可穿戴設備等應用的SiP系統解決方案,并圍繞SiP測試、組裝工藝與技術,帶來先進的5G材料和基片解決方案,共同探尋SiP業務與技術趨勢。

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