重申先進(jìn)封裝的“三個(gè)新特點(diǎn)”

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芯片保護(hù)，尺度放大，電氣連接；提升功能密度，縮短互聯(lián)長(zhǎng)度，進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)；提升系統(tǒng)性能，降低整體功耗

?? ?引 子??首先，先進(jìn)封裝是一個(gè)相對(duì)的概念，今天的先進(jìn)封裝在未來(lái)可能成為傳統(tǒng)封裝。

今天，先進(jìn)封裝通常是指Fan-In，F(xiàn)an-Out，2.5D，3D 四大類封裝形式，展開(kāi)以后種類就比較多了，大約有幾十種，可分為基于XY平面延伸的先進(jìn)封裝技術(shù)和基于Z軸延伸的先進(jìn)封裝技術(shù)，詳細(xì)可參看：“先進(jìn)封裝”一文打盡

在前面的文章中，我們提到了SiP的三個(gè)新特點(diǎn)，因?yàn)橄冗M(jìn)封裝和SiP的高度重合性，這篇文章里，我們從先進(jìn)封裝的角度重新解讀一下這具有重大意義的“三個(gè)新特點(diǎn)”。

?? ?傳 統(tǒng) 封 裝??

1947年，隨著晶體管的發(fā)明，人類迎接信息時(shí)代的到來(lái)，電子封裝也同時(shí)出現(xiàn)了，在主角耀眼的光環(huán)下，配角只能默然無(wú)聲。

晶體管的發(fā)明舉世矚目，并于9年后獲得1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而電子封裝是誰(shuí)發(fā)明的至今都難以追溯！

傳統(tǒng)封裝的功能主要有三點(diǎn)：芯片保護(hù)、尺度放大、電氣連接，并且在長(zhǎng)達(dá)70多年的時(shí)間里始終充當(dāng)配角，默默地為芯片服務(wù)。
芯片保護(hù)??Chip protection?因?yàn)樾酒旧肀容^脆弱，沒(méi)有封裝的保護(hù)，很容易損壞，連細(xì)小的灰塵和水汽都會(huì)破壞它們的功能，因此需要封裝進(jìn)行保護(hù)。

尺度放大??Scale Expansion?

因?yàn)樾酒旧矶己苄。鋬?nèi)部的連接更加微小，通過(guò)封裝后進(jìn)行尺度放大，便于后續(xù)PCB板級(jí)系統(tǒng)使用。

電氣連接? Electric Connection?

無(wú)論芯片內(nèi)部多么復(fù)雜和精密，總是需要和外界進(jìn)行通訊的，通過(guò)封裝，芯片和外界電氣連接，進(jìn)行信息交換。

從1947年誕生至今，電子封裝對(duì)整個(gè)電子系統(tǒng)的發(fā)展起了重要且不可或缺的作用，雖然一直在幕后充當(dāng)配角，但始終持志不渝地陪伴著芯片，支撐著芯片，保護(hù)著芯片，一起見(jiàn)證著摩爾定律所帶來(lái)的偉大時(shí)代！

今天，為什么當(dāng)了幾十年配角的電子封裝會(huì)從幕后走向臺(tái)前，成為業(yè)界矚目的焦點(diǎn)？

從下面的文字中，你或許能找到最終的答案。

????先 進(jìn) 封 裝??電子產(chǎn)品之所以能為人類服務(wù)，并不在于其采用多么先進(jìn)的工藝，而在于其功能(Function) 是否滿足人們的需要，因此，能否影響設(shè)備的功能則是判斷其重要性的關(guān)鍵依據(jù)。在傳統(tǒng)封裝時(shí)代，由于上面提到的傳統(tǒng)封裝的三個(gè)功能特點(diǎn)，封裝本身并不會(huì)使芯片的功能產(chǎn)生任何變化。然而，到了先進(jìn)封裝和SiP時(shí)代，這種情況發(fā)生了重大的改變！

什么樣的重大改變呢？我們就需要了解先進(jìn)封裝的三個(gè)新特點(diǎn)。

提升功能密度??(Increase Function Density)?

功能密度是指單位體積內(nèi)包含的功能單位的數(shù)量，從SiP到先進(jìn)封裝，最鮮明的特點(diǎn)就是系統(tǒng)功能密度的提升。（關(guān)于功能密度的詳細(xì)解釋，可參考電子工業(yè)出版社新書(shū)《基于SiP技術(shù)的微系統(tǒng)》第1章的內(nèi)容）

通過(guò)下圖，我們就能直觀地理解功能密度的含義，下圖為應(yīng)用在航天器中的大容量存儲(chǔ)器，左側(cè)為進(jìn)口的傳統(tǒng)存儲(chǔ)器，右側(cè)為國(guó)內(nèi)新研發(fā)的存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)完全相同的功能，新存儲(chǔ)器的體積只有傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的1/4，因此，其功能密度為傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的4倍。（關(guān)于新存儲(chǔ)器的研發(fā)流程，可參考新書(shū)《基于SiP技術(shù)的微系統(tǒng)》第22章的內(nèi)容）

功能密度（Function Density)，是一個(gè)相對(duì)寬泛的概念，在存儲(chǔ)器中，可理解為存儲(chǔ)密度，并且在其他類型器件中，也同樣適用。

縮短互聯(lián)長(zhǎng)度??(Shorten Interconnection Length)?

在傳統(tǒng)封裝中，芯片之間的互聯(lián)需要跨過(guò)封裝外殼和引腳，常常會(huì)達(dá)到數(shù)十毫米甚至更長(zhǎng)，如此長(zhǎng)的互聯(lián)會(huì)造成較大的延遲，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能，并且將過(guò)多的功耗消耗在了傳輸路徑上。先進(jìn)封裝將芯片之間的電氣互聯(lián)長(zhǎng)度從毫米級(jí)（mm）縮短到了微米級(jí)（um）?；ヂ?lián)長(zhǎng)度的縮短，帶來(lái)的好處就是性能提升，功耗降低。

這一點(diǎn)，通過(guò)HMB和DDRx的比較大家就能看得很明白。和DDR5相比，HBM性能提升超過(guò)了3倍，但功耗卻降低了50%。

進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)??(Execute System Restruction)?重點(diǎn)來(lái)了，系統(tǒng)重構(gòu)才是先進(jìn)封裝從幕后走向臺(tái)前的重要推手。系統(tǒng)重構(gòu)只發(fā)生在系統(tǒng)的多個(gè)元素之間。只要是多個(gè)芯片，并且之間進(jìn)行了互聯(lián)，就會(huì)產(chǎn)生功能的改變，我們稱之為系統(tǒng)重構(gòu)。傳統(tǒng)封裝時(shí)代，電子系統(tǒng)的構(gòu)建多是在芯片級(jí)（SoC）或者是在板級(jí)（PCB）進(jìn)行，先進(jìn)封裝時(shí)代，在一個(gè)封裝內(nèi)構(gòu)建系統(tǒng)并進(jìn)行優(yōu)化，我們稱之為封裝級(jí)系統(tǒng)重構(gòu)，Chiplet技術(shù)、異構(gòu)集成技術(shù)就是封裝級(jí)系統(tǒng)重構(gòu)的典型代表。

????總 結(jié)??先進(jìn)封裝屬于電子封裝，因此傳統(tǒng)封裝的三個(gè)功能先進(jìn)封裝也都具備，此外，相對(duì)于傳統(tǒng)封裝，先進(jìn)封裝又增加了三個(gè)新的特點(diǎn)：提升功能密度，縮短互聯(lián)長(zhǎng)度，進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)。這三個(gè)新特點(diǎn)給先進(jìn)封裝帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)就是：提升系統(tǒng)性能，降低整體功耗！當(dāng)今，先進(jìn)封裝已經(jīng)成為的行業(yè)熱點(diǎn)，芯片大佬們?nèi)鏣SMC、SAMSUNG、Intel、AMD紛紛入局，推出自己的先進(jìn)封裝技術(shù)，面對(duì)此情此景，傳統(tǒng)的封測(cè)廠OSAT會(huì)不會(huì)有些瑟瑟發(fā)抖呢？

有一句網(wǎng)絡(luò)流行語(yǔ)：“走自己的路，讓別人無(wú)路可走！” 今天我們拿來(lái)改造一下：“當(dāng)別人無(wú)路可走的時(shí)候，建議他們走這條路！”

雖然時(shí)代的發(fā)展還遠(yuǎn)沒(méi)到這一步，但從目前來(lái)看，隨著芯片上集成和PCB上集成的路越走越窄的時(shí)候，封裝內(nèi)集成（先進(jìn)封裝和SiP）這條路目前顯得更寬一些而已！

當(dāng)主角的光環(huán)已經(jīng)逐漸暗淡，是不是該配角上場(chǎng)了？是的，當(dāng)主角的光環(huán)漸漸褪盡，配角有一天也會(huì)成為主角！

芯片對(duì)封裝說(shuō)：去吧，親愛(ài)的，該你上臺(tái)了！

封裝對(duì)芯片說(shuō)：70多年的默默陪伴，我終于從幕后走向了臺(tái)前，并且，我們還會(huì)一起走下去，因?yàn)槲沂冀K是你的保護(hù)者和堅(jiān)實(shí)的后盾！

合：走吧，我們一起！

• 作 者 新 書(shū)?：

新書(shū)《基于SiP技術(shù)的微系統(tǒng)》內(nèi)容涵蓋“概念和技術(shù)”、“設(shè)計(jì)和仿真”、“項(xiàng)目和案例”三大部分，包含30章內(nèi)容，總共約110萬(wàn) 字，1000 張插圖（約650 頁(yè)）。

關(guān)注SiP、先進(jìn)封裝、微系統(tǒng)，以及產(chǎn)品小型化、低功耗、高性能等相關(guān)技術(shù)的讀者推薦參考本書(shū)。目前，京東、淘寶、當(dāng)當(dāng)等網(wǎng)站均可下單購(gòu)買(mǎi)。

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