SIP与MCP封装
关于 HIC、MCM、SIP 封装与 SOC 的区别及工艺分析
0 引言随着国防军工、计算机和汽车电子产业的发展，电子产品和系统要求实现功能强、性能优、体积小、重量轻之特性，从当前电子产品及芯片发展的技术领域来考虑，实现该功能的电子产品有两种方式：其一，从芯片设计角度出发，依赖于 SoC 片上系统芯片设计及制造技术的发展和推进；其二，从芯片封装技术的角度考虑，依赖于近年来逐步发展和成熟起来的先进封装技术的支持。
SoC（System on Chip）片上系统是芯片研发人员研究的主方向。
它是将多个功能模块进行片上系统设计，进而形成一个单芯片电子系统，实现电子产品小型化、多功能、高可靠的特征需求，是芯片向更高层次发展的终极目标；但是，SoC 片上系统需要多个功能模块工艺集成，同时涉及各功能模块电路的信号传输和处理，技术要求高，研发周期长，开发成本高，无法满足电子产品升级换代的快速更新。
基于以上产品需求，在混合集成电路 HIC（Hybrid integrated circuit）封装技术基础上，MCM（Multi-Chip Module）及 SIP （System in package）等微电子封装技术逐渐在此方向上获得突破，在牺牲部分面积等指标的情况下，形成单一的封装“芯片”，并且可快速实现相同功能的芯片量产，推动产品快速上市。
本文将介绍 SoC 片上系统的优势和产品快速更新需求的矛盾，为解决此矛盾，从封装技术角度出发，给出微电子封装技术发展的 3 个关键环节，即HIC、MCM 及 SIP，介绍了其各自封装技术的优缺点，阐释了 HIC、MCM 及 SIP 的相互关系，最终分析形成一套基本满足 SOC 片上系统功能且可快速开发组装形成批量产能的 SIP 封装技术，快速实现电子产品整机或系统的芯片级更新需求。
1 SoC 片上系统分析SoC 即系统级芯片，从狭义的角度讲，SoC 是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广义的角度讲，SoC 是一个微小型系统。
芯片封装类型图解
集成电路封装形式介绍(图解）BGA BGFP132CLCCCPGA DIP EBGA 680L FBGA FDIP FQFP 100L JLCC BGA160L LCCLDCC LGA LQFP LQFP100L Metal Qual100L PBGA217L PCDIP PLCC PPGAPQFP QFP SBA 192L TQFP100L TSBGA217L TSOPCSPSIP: 单列直插式封装.该类型的引脚在芯片单侧排列 ,引脚节距等特征与 DIP 基本相同封装 .该类型的引脚也在芯片单侧排列 ,只是引脚比 SIP 粗短些 , 节距等特征也与.ZIP:Z 型引脚直插式DIP 基本相同 .S-DIP: 收缩双列直插式封装.该类型的引脚在芯片两侧排列,引脚节距为 1.778mm, 芯片集成度高于DIP.SK-DIP: 窄型双列直插式封装.除了芯片的宽度是DIP 的 1/2 以外 ,其它特征与DIP 相同 .PGA: 针栅阵列插入式封装 .封装底面垂直阵列布置引脚插脚, 如同针栅 . 插脚节距为 2.54mm 或 1.27mm, 插脚数可多达数百脚用于高速的且大规模和超大规模集成电路..SOP: 小外型封装 . 表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出, 字母 L 状.引脚节距为1.27mm.MSP:微方型封装. 表面贴装型封装的一种,又叫 QFI 等,引脚端子从封装的四个侧面引出伸,没有向外突出的部分,实装占用面积小,引脚节距为 1.27mm.,呈 I 字形向下方延QFP: 四方扁平封装 .表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,呈 L 字形 ,引脚节距为1.0mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm,0.4mm,0.3mm,引脚可达300 脚以上 .SVP: 表面安装型垂直封装. 表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的一个侧面引出,引脚在中间部位弯成直角,弯曲引脚的端部与PCB 键合 ,为垂直安装的封装. 实装占有面积很小.引脚节距为0.65mm,0.5mm.LCCC: 无引线陶瓷封装载体. 在陶瓷基板的四个侧面都设有电极焊盘而无引脚的表面贴装型封装.用于高速, 高频集成电路封装.PLCC: 无引线塑料封装载体.一种塑料封装的LCC. 也用于高速 ,高频集成电路封装.SOJ: 小外形 J 引脚封装 .表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,呈 J 字形 ,引脚节距为1.27mm.BGA:球栅阵列封装 .表面贴装型封装的一种,在 PCB 焊球的节距通常为 1.5mm,1.0mm,0.8mm,的背面布置二维阵列的球形端子,而不采用针脚引脚与 PGA 相比 ,不会出现针脚变形问题..CSP: 芯片级封装 .一种超小型表面贴装型封装,其引脚也是球形端子,节距为 0.8mm,0.65mm,0.5mm等.TCP: 带载封装.在形成布线的绝缘带上搭载裸芯片,并与布线相连接的封装.与其他表面贴装型封装相比芯片更薄 ,引脚节距更小 ,达 0.25mm, 而引脚数可达500 针以上 .,介绍：1 基本元件类型Basic Component Type盒形片状元件(电阻和电容 )Box Type Solder ComponentResistor and Capacitor小型晶体管三极管及二极管SOTSmall Outline TransistorTransistor and Diodeelf 类元件Melf type Component [Cylinder]Sop 元件Small outline package 小外形封装TSop 元件Thin Sop 薄形封装SOJ 元件Small Outline J-lead Package具有丁形引线的小外形封装QFP 元件Quad Flat Package 方形扁平封装PLCC 元件Plastic Leaded Chip Carrier塑料有引线芯片载体BGABall Grid Array球脚陈列封装球栅陈列封装CSPChip Size Package 芯片尺寸封装2 特殊元件类型Special Component Type钽电容( Tantalium Capacitor)铝电解电容(Aalminum Electrolytic Capacitor )可变电阻( Variable Resistor )针栅陈列封装BGABin Grid Array连接器ConnectorIC 卡连接器IC Card Connector附 BGA封装的种类APBGAPlastic BGA塑料BGABCBGACeramic BGA陶瓷BGACCCGACeramic Column Grid Array陶瓷柱栅陈列DTBGATape Automated BGA载带自动键合BGAEMBGA 微小 BGA注芯片的封装技术已经历了好几代的变迁从DIPQFPPGABGA到CSP再到MCM技术指标一代比一代先进包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于 1 适用频率越来越高耐温性能越来越好引脚数增多引脚间距减少重量减少可靠性提高使用更加方便等(MCMMulti Chip Model多芯片组件)英汉缩语对照SMTSurface Mount Technology表面贴装技术SMDSurface Mounting Devices表面安装器件SMBSurface Mounting Printed Circuit Board表面安装印刷板DIP Dual-In-Line Package双列直插式组件THTThough Hole Mounting Technology插装技术PCB Printed Circuit Board印刷电路板SMC Surface Mounting Components表面安装零件PQFP Plastic Quad Flat Package 塑料方形扁平封装SOIC Small Scale Integrated Circuit小外形集成电路LSI Large Scale Integration大规模集成注意芯片封装图鉴封装大致经过了如下发展进程：结构方面： DIP 封装 (70 年代 )->SMT 工艺 (80 年代 LCCC/PLCC/SOP/QFP)->BGA封装(90 年代 )-> 面向未来的工艺 (CSP/MCM)材料方面：金属、陶瓷－>陶瓷、塑料－ >塑料；引脚形状：长引线直插－>短引线或无引线贴装－>球状凸点；装配方式：通孔插装－ >表面组装－ >直接安装一． TO 晶体管外形封装TO（Transistor Out-line ）的中文意思是“晶体管外形”。
SIP封装知识
•SIP封装是指在单一的封装内实现多种功能，或者说将数种功能合并入单一模块中，譬如，这些功能可以是无线通信、逻辑处理和存储记忆等之间的集成，这些集成在蓝牙器件、手机、汽车电子、成像和显示器、数码相机和电源中已得到广泛应用。
目录SIP封装的概述•1、SIP封装是基于SOC的一种新封装技术，将一个或多个裸芯片及可能的无源元件构成的高性能模块装载在一个封装外壳内，包括将这些芯片层叠在一起，且具备一个系统的功能。
•插入定义•无源元件，是电子术语，主要是电阻类、电感类和电容类元件，指在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。
简单地讲就是需能(电)源的器件叫有源器件，无需能(电)源的器件就是无源器件。
有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。
容、阻、感都是无源器件，IC、模块等都是有源器件2、SIP封装将多个IC和无源元件封装在高性能基板上，可方便地兼容不同制造技术的芯片，从而使封装由单芯片级进人系统集成级。
3、SIP封装是在基板上挖凹槽，芯片镶嵌其中，可降低封装体厚度，电阻、电容、电感等生成于基板上方，最后用高分子材料包封。
常用的基板材料为FR-4、LCP（Liquid Crystal Polymer）。
低温共烧多层陶瓷LTCC、Qsprey Metal Al/SiC颗粒增强金属基复合材料等。
4、SIP封装在一个封装中密封多个芯片，通常采用物理的方法将两个或多个芯片重叠起来，或在同一封装衬底上将叠层一个挨一个连接起来，使之具有新的功能。
5、SIP封装可实现系统集成，将多个IC以及所需的分立器件和无源元件集成在一个封装内，包括多个堆叠在一起的芯片，或将多个芯片堆叠整合在同一衬底上，形成的标准化产品，可以像普通的器件一样在电路板上进行组装。
6、SIP封装为一个封装内集成了各种完成系统功能的电路芯片，是缩小芯片线宽之外的另一种提高集成度的方法，而与之相比可大大降低成本和节省时间。
sip工艺技术介绍
sip工艺技术介绍SIP技术，全称为System in Package，是一种封装技术，将多个芯片组件和其他组件封装在一个单一的模块内，形成一个完整的系统。
SIP技术可以提高电子设备的性能、可靠性和集成度，并且能够更好地满足不同应用场景的需求。
SIP技术主要包括芯片封装、电路设计、芯片组件选择和测试等环节。
在芯片封装方面，常用的封装方式有多芯片模块（MCM）和多芯片封装（MCP）等。
MCM是将多个芯片组件封装在一个模块内，通过晶圆级封装技术实现高集成度和高性能。
MCP是将多个芯片堆叠在一起，通过晶圆级封装或者探针级连接技术实现。
在电路设计方面，SIP技术需要考虑模块内芯片组件的互连和供电等问题。
为了实现高速信号传输和良好的电磁兼容性，需要采用高速互连技术，如高速差分信号线和层间互连。
同时，为了保证电路的稳定供电，采用电源管理技术和射频滤波器等组件。
在芯片组件选择方面，SIP技术需要根据应用需求选择合适的芯片。
不同的应用场景需要不同的功能和性能，比如高性能处理器、射频收发器、传感器等。
同时，还需要考虑芯片组件之间的互连方式，如通过焊接、直接连接或者探针连接等。
在测试方面，SIP技术需要进行系统级测试和可靠性测试。
系统级测试可以验证整个模块的功能和性能，并且保证各个芯片组件之间的互连正常。
可靠性测试可以评估模块的寿命和稳定性，如温度循环测试、振动测试和湿度测试等。
SIP技术在电子设备中有广泛的应用，尤其是在移动通信、消费电子和汽车电子等领域。
SIP技术可以实现更小型化的设备尺寸、更高性能的功能和更低功耗的设计。
例如，在手机中，SIP技术可以将处理器、射频芯片、传感器和存储芯片等集成在一个模块内，大大减少了设备的体积，提高了整体性能。
总之，SIP技术是一种有效的封装技术，可以将多个芯片组件和其他组件封装在一个模块内，形成一个完整的系统。
通过合理的芯片封装、电路设计、芯片组件选择和测试等环节，可以实现高性能、可靠性和集成度的电子设备设计。
多芯片封装MCP
多芯片封装多芯片封装（Multi Chip Package；MCP）封装形式的概念所谓封装形式就是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。
它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接。
衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。
一般来说，出现一代新的CPU，就伴随着一种新的封装形式。
随各式便携式信息装置对内存特性需求日益多元化，可将数个芯片封装在一处的多芯片封装（Multi Chip Package；MCP）亦逐渐受到重视，全球包含三星电子、现代电子、英特尔等重量级IC厂商，近期纷纷看好此型内存市场前景，竞推出相关产品。
MCP的优点在于能将2至3种不同特性的芯片封装在一块，可因此减少占据的空间，当前主要为内存所采用。
而利用该封装做出的内存产品适于有复杂内存特性需求的信息装置使用。
目前内存厂商主要利用该技术将闪存（Flash）与SRAM做在一块。
-薄芯片处理是一种特殊的晶圆支持技术，能使芯片被琢磨到只有0.025毫米的厚度。
多重堆叠封装技术能利用无铅锡焊球把安装的芯片的板块堆叠起来。
这种封装在功能上相当于单一封装(single package)。
MCM(Multi Chip Model)多芯片组件-质量为了解决单一的芯片集成度和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样电子组件系统，从而出现了MCM多芯片组件系统MCM具有以下特点：封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化缩小整机/组件封装尺寸和重量。
系统可靠性大大提高。
总之，随着CPU和其他超大规模集成电路的进步，集成电路的封装形式也将得到相应的变化，而且封装形式的进步又将反过来促进芯片技术向前发展。
不久以前，高密度薄膜和多芯片封装(MCP)还被认为只是一种用于太空、军事、高端服务器以及大型主机等系统的新型技术,这种技术可以减小最终封装件及系统的尺寸和重量、减少故障提高可靠性、使用更短和负载更轻的信号线增加速度并使系统具有良好的热性能。
SiP：系统集成封装技术
SiP：系统集成封装技术窦新玉清华大学电子封装技术研究中心SiP（System in Package）是近几年来为适应模块化地开发系统硬件的需求而出现的封装技术，在已经开始的新一轮封装技术发展阶段中将发挥重要作用。
SiP利用已有的电子封装和组装工艺，组合多种集成电路芯片与无源器件，封闭模块内部细节，降低系统开发难度，具有成本低、开发周期短、系统性能优良等特点，目前已经在通信系统的物理层硬件中得到广泛应用。
随着半导体制造技术的进步，集成电路芯片引出端（I/O）数与芯片面积的比值将持续上升，现有的二维I/O结构在未来五年里面临着新的挑战，SiP在不改变二维封装结构的前提下作为一个解决方案，有明显的技术优势和市场潜力。
SiP技术的普及能够改变目前封装产业以代工为主的状况，为封装企业拥有自主产品在技术上创造了可能性，封装产业的产值在整个半导体产业中的比重会随之增加。
1．集成电路产业的发展与需求催生SiP技术从第一支晶体管的诞生，到第一颗集成运算放大器的出现，一直到今天，半导体产业的发展可以概括为一个集成化的过程。
多年来，集成化主要表现在器件内晶体管的数量，这个指标在单一功能的器件中目前仍占统治地位，比如存储器。
现代系统集成技术中一个更重要的指标是系统功能的完整化，这样就牵扯到不同IC技术与电路单元的集成。
单一功能的器件比比皆是，但单一功能的电子系统少见。
由于网络与通信技术的普及，纯数字系统（所谓的计算机）几乎已经不存在，物理层硬件是多数系统中必要的组成部分。
最基本的数字系统也至少包含逻辑电路和存储器，两者虽都是数字电路，但半导体制造工艺的细化与优化也已使得这两种最基本电路单元的集成不是一件简单的工作。
移动通信技术的普及使得电子整机系统向着高性能、多功能和小型化方向发展。
这种需求推动了电子封装技术的近十年来的飞速发展，BGA和CSP等先进封装型式因为能够满足多I/O、小型化的技术得到普遍应用。
纵观微电子产业发展的历史，封装技术在满足市场需求方面经常是被动地发挥作用；末端电子产品提出集成的要求，前端半导体设计与制造提出解决方案，封装在两者的约束下做物理实现。
MCM与SIP
系统级封装(SIP)是指将多个半导体裸芯片 和可能的无源元件构成的高性能系统集成于 一个封装内，形成一个功能性器件。 单一器件系统中，在系统级封装或芯片和底 板中封装集成了两种或两种以上的信号和功 能，包括数字、射频、模拟、光等信号。 系统封装能够在集成电路和封装中，提供最 优化的功能/价格/尺寸，缩短市场周期。 SIP可以实现较高的性能密度、集成较大的 无源元件，最有效的使用芯片组合，缩短交 货周期，还可大大减少开发时间和节约成本， 具有明显的灵活性和适应性。
3D-MCM的结构类型
埋置型 特点：在多层互连基板的底层 (内层)埋置IC芯片， 再在多层布线项层组装IC芯片，其间通过多层布 线进行高密度互连，基板多采用硅或其它高导热 基板
有源基板型 特点：在基板上直接制作多种半导体数字电路以 及薄膜电阻、电容，再在其上制作多层布线，然 后在布线项层组装模拟IC芯片和集成传感器芯片 、 光电子功能芯片等
以薄膜技术和 IC 工艺为 基 础 的一 种新的MCM互 连技术。是应用薄膜的层互连技术将金属材料蒸发 或溅射到基板上，用光刻法实现互连 。
MCM-L
采用多层印制电路板做成 的MCM 制造工艺较成熟，生产成 本较低 芯片的安装方式和基板的 结构所限，高密度布线困 难,电性能较差。 主要用于30MHz以下的产 品。
② 堆叠结构(3D) 芯片/器件在封装内3D装配，可以是芯片和芯片的堆叠， 也可以是器件和器件之间的堆叠，如倒装晶片通过硅片 面对面的堆叠，采用引线键合晶圆和晶圆的堆叠等 。
③ 内埋结构 指的是将一些被动元件或晶圆嵌入印刷电路板或聚合 体中，可以是一层，也可以是功能层多层的堆叠。
SiP的应用
sip封装车规级
sip封装车规级SIP（System in Package）封装是一种将多个芯片和组件集成在一个封装内的技术。
在车规级应用中，SIP 封装具有以下优势：1. 小型化和高集成度：SIP 封装可以将多个芯片和组件集成到一个更小的封装中，减小了系统的尺寸和重量，适用于汽车电子系统对空间和轻量化的要求。
2. 高性能和低功耗：SIP 封装可以实现芯片之间的高速数据传输和低功耗操作，提高了汽车电子系统的性能和能效。
3. 可靠性和稳定性：车规级 SIP 封装通常采用严格的质量控制和测试标准，以确保在恶劣的汽车环境下具有可靠的性能和长期稳定性。
4. 缩短设计周期和降低成本：SIP 封装可以减少系统设计的复杂性和零部件数量，从而缩短产品的开发周期和降低成本。
车规级 SIP 封装常用于汽车的传感器、控制器、通信模块等领域，以满足汽车电子系统对高性能、小尺寸、可靠性和成本效益的要求。
需要注意的是，车规级应用对 SIP 封装的要求非常严格，包括温度范围、抗振性、电磁兼容性等方面的测试和认证。
因此，在选择和应用车规级 SIP 封装时，需要确保符合相关的汽车行业标准和规范。
以下是一些关于 SIP（System in Package）封装的资料推荐，希望对你有所帮助：1. 学术论文：你可以在学术期刊和会议论文中查找关于 SIP 封装的最新研究成果和技术发展。
一些知名的学术数据库，如 IEEE Xplore、ACM Digital Library 等，可以提供相关的学术论文。
2. 专业书籍：有一些专门介绍封装技术的书籍，其中可能会包含关于 SIP 封装的详细信息。
例如《Advanced Packaging》、《Microsystems Packaging》等。
3. 技术报告和白皮书：许多半导体公司和研究机构会发布关于 SIP 封装的技术报告和白皮书。
这些文档通常提供了深入的技术分析、应用案例和未来展望。
4. 在线课程和培训：一些在线学习平台提供关于封装技术的课程，你可以寻找与 SIP 封装相关的课程或培训，以深入了解该领域的知识。
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MCP封装
• MCP(Multi Chip Package，多芯片封装)，即将多个芯片封装 在一处。MCP中叠层的多个芯片一般为同一种类型，以芯 片之间不能进行信号存取和交换的存储器为主，从整体来 讲为一多芯片存储器。
对比
• SIP： • MCP： • 长电科技 ，天水华天，南通富士通
Thank！
SIP封装与MCP封装
SSDC 2011-7-19
兔年吉祥
封装 SIP封装 MCP封装 对比 相关企业 OVER
芯片封装
• 芯片封装技术就是将内存芯片包裹起来，以避免芯片与外 界接触，防止外界对芯片的损害的一种工艺技术。空气中 的杂质和不良气体，乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电 路，进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序 和工艺方面差异很大，封装后对内存芯片自身性能的发挥 也起到至关重要的作用。 随着光电、微电制造工艺技术 的飞速发展，电子产品始终在朝着更小、更轻、更便宜的 方向发展，因此芯片元件的封装形式也不断得到改进。芯 片的封装技术多种多样，有DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、 CSP等等，种类不下三十种，经历了从DIP、TSOP到BGA的 发展历程。芯片的封装技术已经历了几代的变革，性能日 益先进，芯片面积与封装面积之比越来越接近，适用频率 越来越高，耐温性能越来越好，以及引脚数增多，引脚间 距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便。DIP封 装 TSO封装
• SIP（system in package,系统级封装），指将不同种类的元 器件，通过不同种技术，混载于同一封装体内，由此构成 系统集成封装形式。SIP中可搭载不同类型的芯片，芯片之 间可进行信号的存取和交换，从而以一个系统的规模而具 备某种功能。
SIP封装类型：2D SIP,3D SIP, 堆叠 SIP