有望成为5G主流,让芯片“超越摩尔定律”的关键技术:SiP封装

手机为全球最重要的消费性电子产品,手机不光是内部零部件需求量庞大,再加上轻、薄、短、小的趋势,不断推动着半导体产业技术向前迈进。

手机芯片性能的提升、晶体管数量的增加、功耗 / 发热降低,都依赖半导体制程工艺的提高,而这几项因素也直接影响手机整体性能和使用体验。

5G时代下,使用7纳米、5纳米技术的手机将增加

因此近年来,手机厂商争相提升芯片的制程工艺。不过,在5G时代下,手机对芯片性能和功耗要求更高,使半导体向先进制程发展的步伐持续加速。

根据天风证券指出,全球智能手机在2018 Q4使用的7nm芯片比重从Q3的10.5%,提升到18.3%。

苹果A12、A13、骁龙855均采用的7nm技术。随着5G等新兴科技的发展,在2020年有机会进入5nm及以下的时代。

导入EUV技术,能提升晶体管密度与芯片运算速度

而芯片代工在导入EUV技术后,使既定工艺节点能大幅提升晶体管密度,在摩尔定律后期下,EUV重要性日益凸显。

芯片厂在芯片上能塞进的结构数量越多,芯片就越快速越强大。所以相关企业的目标就是尽力缩小结构的尺寸。在导入EUV技术后,即能制造出更小、更快速、更强大的芯片。

同时还能控制成本,在半导体制程工艺已经慢慢趋近物理极限的情况下重要性不断提升。

目前全球芯片代工产业中,台积电拥有最先进的制程,是全球7nm芯片代工市场的最大赢家。

台积电在2018年最早实现7nm制程的突破并量产,拥有最成熟的7nm工艺,并取得华为、苹果、AMD、高通等7nm芯片订单。

此外,台积电在5nm、3nm制程上也早有布局。其5nm制程预计在2020年实现量产,2023年有望量产3nm制程,其在芯片代工龙头地位短期难以撼动。

SiP、SoC封装技术集成处理器和基带,节省主板空间并降低功耗

另一方面,在电子零部件小型化、微型化的趋势下,以SiP为代表的先进封装出现发展机遇。SoC与SiP封装都是在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。

而在之前,已公布的5G手机采用的都是插件5G基带。插件基带使得芯片体积相对较大、及发热与功耗高等问题,导致手机续航能力与4G相比缩水不少。

把基带集成至SoC中,不仅能够节省主板空间,纾缓发热问题,还可以有效地降低功耗,提升续航力。

SoC与DDR的结合,SiP封装有望超越摩尔定律

不过,摩尔定律发展到现阶段,半导体产业要继续向前走,有两种方式,一是继续依照摩尔定律发展,走这条道路的产品有CPU、内存、逻辑芯片等,这些产品占整个市场的约50%。另一个就是超越摩尔定律。

现阶段SiP封装是超越摩尔定律的重要方式。一般情况下,SoC只集成AP类的逻辑系统,而SiP则是集成AP+mobileDDR。某种程度上说SIP=SoC+DDR。随着将来集成度越来越高,eMMC也很有可能会集成至SiP中。

随着摩尔定律接近尾声,业内已可预见SoC生产成本越来越高,易遭遇技术障碍,使得SoC的发展遇到瓶颈,因此能集成多类芯片的SiP封装,其发展越来越被业界重视。

(首图来源:Pixabay CC Licensed)