5G位移下的封装产业“地壳运动”

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编者按：本文系投稿稿件，作者脑极体，版权归原作者所有。

在 5G 手机的新品发布会上，SoC 芯片绝对是最值得被率先拿出来大书特书的 核心竞争力 。

我们知道，SoC（高度集成）相比传统的外挂解决方案，在功耗和性能上更能够满足市场的需求。

但 SoC 的发挥，往往依赖着 EUV 极紫外光刻这样超精度的 刻刀 ，在方寸毫厘之间雕琢出高性能芯片，来为摩尔定律 续一秒 。

有没有一种超越摩尔定律的方式，可以将所有的功能芯片完好无损、相互融洽地包裹在一起？SiP 就此登场， 一步封神 ，成为超越摩尔定律的重要实现路径。

技术自身的迭代是水到渠成，同时也会冲刷出新的河道。AI 的规模化应用带动了 GPU 厂商英伟达前所未有的业绩腾飞，那么 5G 广阔的市场前景，又会给封装产业带来哪些 地壳运动 呢？

More than Moore：SiP 为 5G 芯片带来了什么？

不妨从手机发布会的 PPT 文案上来反向思考一下，SiP 到底为 5G 芯片封装了哪些能力？

首先，与 SoC 相同的是，SiP ( 异构集成封装，System in Package ) 也是为了在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。其架构中一般都会包含逻辑组件、内存组件等。

而与 SoC 不同的是，SiP 是从封装的角度出发，以并排或叠加的封装方式，将多种功能芯片，包括处理器、存储器等集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。

不同技术的实现方式，在用户端会呈现出怎样的体验差异呢？

一方面，有可能进一步降低 5G 芯片的门槛。高度集成化的 SoC，离不开 EUV 光刻机等设备和技术的支持，生产良率也难以保障，这也导致 5G SoC 芯片以及相关智能手机产品的价格居高不下。而 SiP 的开发成本与开发周期都相对更少，良率上也更有保障，这也使其开始受到半导体行业的重视。

此外，极致小型化的趋势，让芯片行业开始从 7nm 制程向 5nm、3nm 等发起挑战，而受限于 PCB 主板的限制，生产难度也越来越高，光靠缩小晶体管的尺寸来完成技术和成本上的迭代不可持续，这也为 SoC 芯片设下了可见的性能瓶颈。在可预见的未来，如何在减少封装体积的前提下保持性能，能够提高封装效率的 SiP 自然而然就上位了。比如有业内人士称，如果将毫米波频段和 Sub-6GHz 频段都集成在 5G 芯片上，那么 80% 的芯片都会采用 SiP 封装。

值得一提的是，5G 的到来也打开了海量物联、万物智能的 AIoT 爆发窗口期，数以亿计的边缘终端如何输送智慧能力，全都搞上 SoC 芯片显然不太现实，而且还有许多终端传感器是需要光感、微机电 MEMS 等来发挥作用的，传统的芯片封装也无法支持。而 SiP 工艺则不受芯片种类的局限，不仅可以集成处理器系统，其他通信传感器也可以被封装在一起，提供高性价比、多元化的智连解决方案。

SoC 依旧霸榜，SiP 山高水远

不仅产业界感受到了 SiP 的威力，资本市场也闻弦歌而知雅意，开始看好 SiP 封装的市场空间。ASE 和西部证券研发中心预测，到 2020 年 SiP 的市场空间将达到 166.9 亿美元，营收增速提升到 50% 左右。

但具体到现实层面，为什么 SoC 芯片才是手机厂商们的朱砂痣、白月光呢？

除了 SoC 本身能够满足当下手机性能的需求之外，SiP 封装技术自身的瓶颈起到了绝大部分的作用。

第一，SiP 在 5G 手机上的应用被看好，这就意味着需要兼容的射频器件数量大幅度提升，比如要同时将 sub-6GHz 与毫米波天线模组兼容进去，自然会导致系统连接变得更加复杂。而且各个功能芯片、被动元件、基板乃至注塑材料之间，还会产生不同程度的干扰。因此，要在如此高集成的情况下，保障信号的完整性，传统标准的封装级天线 ( Antenna-in-Package，AiP ) 就有些力不从心了，需要为 SiP 研发定制化的天线模组，是一个不小的挑战。

第二，多器件之间的高密度排队，芯片的堆叠与走线的复杂，自然会带来多元的制造问题。比如当前 Sub-6GHz 频段的 5G，就要求所有材料如基板、塑封原材料、芯片与基板的连接材料等，都必须具备低损耗特性。清稀溶液、助焊剂等材料的配套研发也需要时间去发展。

第三，低成本完成高要求，不吃草的 SiP 还在等待技术的性能马达。相比 SoC 成本更加低廉，原本是 SiP 的优势，同时也变成了它的 紧箍咒 。因为厂商和消费者对 5G 手机的要求是越来越高的， 更薄、更强、更便宜 ，这个听起来不可能完成的命题，SiP 想要交出答卷，封装厂商必须不断探索技术创新，比如采用有机基板 PoP 封装 ( HBPoP ) ，或是在基板的两面放置芯片等方式。

重重难题，让 SiP 技术常年来 空山不见人，但闻人语响 。不过，5G 新基建 的号角也让 SiP 有了冲锋的动力。最为直观的变化就是，封装产业的 地壳运动 已经开始悄然发生。

封装产业位移：5G 时代的 冰山一角

SiP 的兴起，到底会给封装产业带来哪些变局？

首先我们要明确的是，封测，是半导体行业中，中国与全球差距最小的一环。过去 10 年，中国封测领域占据集成电路超过 40% 的市场，2018 年全球封测营收排名前 10 的企业，A 股公司占据 3 席。

再加上中国在 5G 上的快速跃进，也会给中国封装厂商带来不小的机遇。

当然，产业不是打 感情牌 ，具体到 SiP 技术落地上，一方面，传统的 短板 变成了起跑线。我们知道，中国半导体行业的短板之一就是 EDA 工具，这也一度成为在上游设计上的能力瓶颈。但具体到 SiP 上，需要在 EDA 方面不断提高质量，并在制造端充分探索新工艺，才能完成整体的应用蜕变。

另一方面，SiP 的异质整合，也要求厂商主动展开合作，从各个 IP 供应商那里获得适当的 Chiplet 并加以组合，这种多方面协作也让中国厂商得以摆脱单一供应链的限制，发展更多的合作伙伴来共同破局。

与此同时，中国市场的 长板 也在拉高国内封装厂商的竞争水位。

优势之一，来自 5G 智能手机潮的良性预期。

手机厂商一度是 SiP 技术的 买单者 。比如著名的封测大厂日月光，在 SiP 领域的领先地位，就来自于手机大厂苹果的订单；全球主要全球第二大封测厂安靠，其财报也显示，中国中高端智能手机对 WLCSP 和 SiP 的需求是公司增长的主要动力。

中国手机厂商在 5G 产品研发上的快速布局，5G 的基础建设与消费市场培育，与封装厂商的地缘亲近和供应链协同效应，未来将有希望发挥更大的作用，令国内封装产业 水涨船高 。

优势之二，则是中国数字化、智能化产业浪潮的整体托举。

除了智能手机，海量物联是支撑半导体行业发展的新引擎，对芯片功耗要求更低，也是支撑 SiP 的重要应用场景。以汽车电子为例，发动机控制单元（ECU）举例，就由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入 / 输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成，目前主要采用 SiP 的方式将芯片整合在一起。

目前，智能车载系统、自动驾驶等都在中国政策、产业资金、地方园区的扶持下快速跃迁，成为 SiP 封装的 试验田 。叠加上智能家居、智慧工厂、医疗器械、智能零售、虚拟现实等各行各业中的应用前景，中国产业规模下所埋藏的 富矿 ，自然也会催生 SIP 技术在国内的快速起飞。比如中国半导体行业的上市公司江苏长电，就通过收购了新加坡星科金朋，积累并不断开发了一系列 SiP 封装方面的技术。

作为 超越摩尔 的特制化技术，SiP 技术将在 5G 这座巨大的 冰山 下，悄然推动封装产业的板块运动。时来易失，赴机在速，正是未来一段时间内的行业奥义。