5G位移下的封装产业“地壳运动”

原标题：5G位移下的封装产业“地壳运动”

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技术最大的“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首家上市公司江苏长电，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。

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