5G位移下的封裝產業“地殼運動”

在5G手機的新品釋出會上，SoC晶片絕對是最值得被率先拿出來大書特書的“核心競爭力”。

我們知道，SoC(高度整合)相比傳統的外掛解決方案，在功耗和效能上更能夠滿足市場的需求。

但SoC的發揮，往往依賴著EUV極紫外光刻這樣超精度的“刻刀”，在方寸毫釐之間雕琢出高效能晶片，來為摩爾定律“續一秒”。

有沒有一種超越摩爾定律的方式，可以將所有的功能晶片完好無損、相互融洽地包裹在一起?SiP就此登場，“一步封神”，成為超越摩爾定律的重要實現路徑。

技術自身的迭代是水到渠成，同時也會沖刷出新的河道。AI的規模化應用帶動了GPU廠商英偉達前所未有的業績騰飛，那麼5G廣闊的市場前景，又會給封裝產業帶來哪些“地殼運動”呢?

More than Moore：SiP為5G晶片帶來了什麼?

不妨從手機釋出會的PPT文案上來反向思考一下，SiP到底為5G晶片封裝了哪些能力?

首先，與SoC相同的是，SiP(異構整合封裝，System in Package)也是為了在晶片層面上實現小型化和微型化系統的產物。其架構中一般都會包含邏輯元件、記憶體元件等。

而與SoC不同的是，SiP是從封裝的角度出發，以並排或疊加的封裝方式，將多種功能晶片，包括處理器、儲存器等整合在一個封裝內，從而實現一個基本完整的功能。

不同技術的實現方式，在使用者端會呈現出怎樣的體驗差異呢?

一方面，有可能進一步降低5G晶片的門檻。高度整合化的SoC，離不開EUV光刻機等裝置和技術的支援，生產良率也難以保障，這也導致5G SoC晶片以及相關智慧手機產品的價格居高不下。而SiP的開發成本與開發週期都相對更少，良率上也更有保障，這也使其開始受到半導體行業的重視。

此外，極致小型化的趨勢，讓晶片行業開始從7nm製程向5nm、3nm等發起挑戰，而受限於PCB主機板的限制，生產難度也越來越高，光靠縮小電晶體的尺寸來完成技術和成本上的迭代不可持續，這也為SoC晶片設下了可見的效能瓶頸。在可預見的未來，如何在減少封裝體積的前提下保持效能，能夠提高封裝效率的SiP自然而然就上位了。比如有業內人士稱，如果將毫米波頻段和Sub-6GHz頻段都整合在5G晶片上，那麼80%的晶片都會採用SiP封裝。

值得一提的是，5G的到來也開啟了海量物聯、萬物智慧的AIoT爆發視窗期，數以億計的邊緣終端如何輸送智慧能力，全都搞上SoC晶片顯然不太現實，而且還有許多終端感測器是需要光感、微機電MEMS等來發揮作用的，傳統的晶片封裝也無法支援。而SiP工藝則不受晶片種類的侷限，不僅可以整合處理器系統，其他通訊感測器也可以被封裝在一起，提供高價效比、多元化的智連解決方案。

SoC依舊霸榜，SiP山高水遠

不僅產業界感受到了SiP的威力，資本市場也聞絃歌而知雅意，開始看好SiP封裝的市場空間。ASE和西部證券研發中心預測，到2020年SiP的市場空間將達到166.9億美元，營收增速提升到50%左右。

但具體到現實層面，為什麼SoC晶片才是手機廠商們的硃砂痣、白月光呢?

除了SoC本身能夠滿足當下手機效能的需求之外，SiP封裝技術自身的瓶頸起到了絕大部分的作用。

第一，SiP在5G手機上的應用被看好，這就意味著需要相容的射頻器件數量大幅度提升，比如要同時將sub-6GHz與毫米波天線模組相容進去，自然會導致系統連線變得更加複雜。而且各個功能晶片、被動元件、基板乃至注塑材料之間，還會產生不同程度的干擾。因此，要在如此高整合的情況下，保障訊號的完整性，傳統標準的封裝級天線(Antenna-in-Package，AiP)就有些力不從心了，需要為SiP研發定製化的天線模組，是一個不小的挑戰。

第二，多器件之間的高密度排隊，晶片的堆疊與走線的複雜，自然會帶來多元的製造問題。比如當前Sub-6GHz頻段的5G，就要求所有材料如基板、塑封原材料、晶片與基板的連線材料等，都必須具備低損耗特性。清稀溶液、助焊劑等材料的配套研發也需要時間去發展。

第三，低成本完成高要求，不吃草的SiP還在等待技術的效能馬達。相比SoC成本更加低廉，原本是SiP的優勢，同時也變成了它的“緊箍咒”。因為廠商和消費者對5G手機的要求是越來越高的，“更薄、更強、更便宜”，這個聽起來不可能完成的命題，SiP想要交出答卷，封裝廠商必須不斷探索技術創新，比如採用有機基板PoP封裝(HBPoP)，或是在基板的兩面放置晶片等方式。

重重難題，讓SiP技術常年來“空山不見人，但聞人語響”。不過，5G“新基建”的號角也讓SiP有了衝鋒的動力。最為直觀的變化就是，封裝產業的“地殼運動”已經開始悄然發生。

封裝產業位移：5G時代的“冰山一角”

SiP的興起，到底會給封裝產業帶來哪些變局?

首先我們要明確的是，封測，是半導體行業中，中國與全球差距最小的一環。過去10年，中國封測領域佔據積體電路超過40%的市場，2018年全球封測營收排名前10的企業，A股公司佔據3席。

再加上中國在5G上的快速躍進，也會給中國封裝廠商帶來不小的機遇。

當然，產業不是打“感情牌”，具體到SiP技術落地上，一方面，傳統的“短板”變成了起跑線。我們知道，中國半導體行業的短板之一就是EDA工具，這也一度成為在上游設計上的能力瓶頸。但具體到SiP上，需要在EDA方面不斷提高質量，並在製造端充分探索新工藝，才能完成整體的應用蛻變。

另一方面，SiP的異質整合，也要求廠商主動展開合作，從各個IP供應商那裡獲得適當的Chiplet並加以組合，這種多方面協作也讓中國廠商得以擺脫單一供應鏈的限制，發展更多的合作伙伴來共同破局。

與此同時，中國市場的“長板”也在拉高國內封裝廠商的競爭水位。

優勢之一，來自5G智慧手機潮的良性預期。

手機廠商一度是SiP技術最大的“買單者”。比如著名的封測大廠日月光，在SiP領域的領先地位，就來自於手機大廠蘋果的訂單;全球主要全球第二大封測廠安靠，其財報也顯示，中國中高階智慧手機對WLCSP和SiP的需求是公司增長的主要動力。

中國手機廠商在5G產品研發上的快速佈局，5G的基礎建設與消費市場培育，與封裝廠商的地緣親近和供應鏈協同效應，未來將有希望發揮更大的作用，令國內封裝產業“水漲船高”。

優勢之二，則是中國數字化、智慧化產業浪潮的整體託舉。

除了智慧手機，海量物聯是支撐半導體行業發展的新引擎，對晶片功耗要求更低，也是支撐SiP的重要應用場景。以汽車電子為例，發動機控制單元(ECU)舉例，就由微處理器(CPU)、儲存器(ROM、RAM)、輸入/輸出介面(I/O)、模數轉換器(A/D)以及整形、驅動等大規模積體電路組成，目前主要採用SiP的方式將晶片整合在一起。

目前，智慧車載系統、自動駕駛等都在中國政策、產業資金、地方園區的扶持下快速躍遷，成為SiP封裝的“試驗田”。疊加上智慧家居、智慧工廠、醫療器械、智慧零售、虛擬現實等各行各業中的應用前景，中國產業規模下所埋藏的“富礦”，自然也會催生SIP技術在國內的快速起飛。比如中國半導體行業的首家上市公司江蘇長電，就透過收購了新加坡星科金朋，積累並不斷開發了一系列SiP封裝方面的技術。

作為“超越摩爾”的特製化技術，SiP技術將在5G這座巨大的“冰山”下，悄然推動封裝產業的板塊運動。時來易失，赴機在速，正是未來一段時間內的行業奧義。