集微咨詢（JW insights）認為：

- SiP 的市場應用正不斷擴張，各大公司都將可穿戴設備視為 SiP 發展的最大推手；

- 汽車電子也將是 SiP 的重要應用場景，汽車電子里的 SiP 應用正在逐漸增加，高級駕駛輔助系統和資訊娛樂是主要驅動力；

- 對 SiP 封裝感興趣的不止是晶圓代工和封裝廠，IDM 和基板制造商也在涉足這項業務；

- SiP 將進入全面快速的發展周期。

在超越摩爾定律的技術路徑上，系統級封裝（SiP）是最有潛力的候選者之一。在低端到高端，終端應用中的各種 I/O 和封裝尺寸中都可以找到SiP技術的身影。而且，芯片的高度集成化也推動SiP不斷迭代升級，以滿足高性能和低時間成本的異構集成需求。集微咨詢（JW insights）認為，隨著異構集成技術的不斷發展和廠商接受程度的不斷提高，SiP 將進入全面快速的發展周期。

SiP封裝的起源

MCM（多芯片模塊）是 SiP 技術的最初起源。它構建于已有的封裝技術之上，比如倒裝芯片、wire bonding（線鍵合）、fan-out 晶圓級封裝。當單芯片集成（SoC）進展停滯的時候，能整合多個不同系統的 SiP 成為了突破方向之一。

根據標準定義，SiP 是將多個具有不同功能的有源電子元件與無源器件，以及諸如 MEMS 或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統。

2010 年，晶圓級工藝與傳統的 FC 和 wire bond 工藝結合，帶來了 SiP 封裝的高速發展。將 wire bond、FC、wire bond+FC、WL Package、TSV、Trench、Embedded 和 Fanout 等多種工藝結合成為 SiP 發展的趨勢。OSAT 廠，也就是傳統意義的封裝廠已經不僅僅做后道工藝，而像臺積電這樣的晶圓廠也不僅僅局限于前道工藝，兩者都在逐步進入中道工藝的領域，這也促成了 SiP 的快速發展。

從第一代 Apple Watch 開始，蘋果就在 S 芯片中使用了 SiP 封裝，并沿用至今。以2019 年 9 月發布的第五代 Apple Watch S5 為例，其普通版通過 SiP 方案將應用處理器(AP)、電源管理單元(PMU)、音頻芯片、調制解調器芯片以及充電芯片等芯片封裝在約 700m㎡ 大小 PCB 上，并在 SiP 模塊背面集合了慣性測量單元(IMU)和 GPS 前端模組；蜂窩板 S5 則在此基礎上增加了額外的射頻前端模組(RFFE) 和調制解調器芯片(Modem)。

SiP 技術發展很快，形成了多種不同的實現方式。如果按照模塊排列方式進行區分，可大體分為平面式 2D 封裝和 3D 封裝的結構。相對于 2D 封裝，采用堆疊的 3D 封裝技術又可以增加使用晶圓或模塊的數量，從而在垂直方向上增加了可放置晶圓的層數，進一步增強 SIP 技術的功能整合能力。而在 SiP 的內部，可以通過單純的線鍵合（Wire Bonding），也可使用覆晶接合（Flip Chip），或二者混用。

很多半導體廠商都有自己的 SiP 技術，命名方式各有不同。比如，英特爾叫 EMIB、臺積電叫 SoIC。這些都是 SiP 技術，差別就在于制程工藝。以臺積電為例，其 SiP 技術的優勢在于晶圓級封裝，技術成熟、良率高，這也是普通封測廠商難以做到的。

與其他封裝類型相比，SiP 技術有四大明顯的優勢：

1、能夠將性能不同的有源或無源元件集成在一種 IC 芯片上，并且能夠集成復雜的異質元件，從而形成一個功能完整的系統或者子系統。

2、通過增加芯片之間的連接的直徑和縮短信號傳輸的距離，可以提升性能并降低功耗，這反過來又可以降低驅動這些信號所需的功率。

3、所有模塊和 chiplet（小芯片）都在一個封裝中，讓 IP 復用變得簡單。

4、不同的芯片排列方式，與不同的內部接合技術搭配，使 SIP 的封裝形態產生多樣化的組合，并可依照客戶或產品的需求加以定制化或彈性生產。

不斷擴張的市場應用

據統計，2020年 SiP 市場實現了 140 億美元的營收，復合年增長率達 5%，2026 年市場規模將實現 190 億美元。移動和消費類電子是 SiP 的最大市場（復合年增長率 5%），緊隨其后的是電信和基礎設施（復合年增長率 8%）和汽車市場（復合年增長率 10%）。

再進一步仔細劃分，SiP 封裝可以應用在如下產品中。

- 消費類：例如智能手機/平板電腦/PC 的存儲、APU、RF、互聯（Wi-Fi/藍牙）、MEMS/傳感器、攝像頭模塊等；

- 高性能計算（HPC）：邏輯和存儲系統級封裝、邏輯和邏輯系統級封裝等；

- 汽車：功率器件系統級封裝和雷達等。

圖 2020-2026 年 SiP 增長預測（數據來源：yole）

從圖中可知，消費電子市場的 SiP 業務在 2020 年價值 119 億美元。其中，可穿戴設備的 SiP 市場在 2020 年的業務價值為 1.84 億美元，僅占整個消費電子市場 SiP 的 1.55% ，但預計到 2026 年，可穿戴設備 SiP 市場將達到 3.98 億美元，增長率達 14%。

各大公司都將可穿戴設備視為 SiP 發展的最大推手。蘋果、FitBit/谷歌、華為、三星、小米等公司皆在這個市場上展開競爭。據 Yole 顯示，頭戴式/耳戴式產品是可穿戴設備市場中最大的細分市場，其次是腕戴式產品、身體佩戴式產品和智能服裝。

SiP 給可穿戴設備帶來很大的性能提升。以應用 SiP 最多的 TWS 耳機來說，SiP 封裝工藝的 3D 堆疊特性，能夠讓耳機內部結構的各個組件基于人耳形狀布局，還可實現更多功能芯片和模組的有機結合，以及提升耳機舒適度、貼合度及穩定性。據歌爾聲學的相關報告數據，SiP 工藝的應用可以將部分 TWS 耳機的器件整體尺寸減小 50%。

5G 手機的普及應用為 SiP 今后的發展創造了空間。隨著 5G 手機集成更多的射頻前端等零部件，在 Sub-6GHz 方案中，更先進的雙面 SiP 獲得運用。而在 5G 毫米波方案中，集成陣列天線和射頻前端的 AiP 模組將成為主流技術路線。

具體來說，射頻前端 SiP 包含兩部分封裝：各種射頻器件的一級封裝，如芯片、濾波器、開關和放大器的封裝，以及在表面貼裝(Surface Mounted Technology，SMT)階段進行的二級 SiP 封裝各種器件與無源器件一起組裝在 SiP 基板上。這些新型集成模塊有助于進一步降低復雜性，減少使用空間。

AiP (Antenna in Package)技術是從 SiP 發展而來的，主要對應 5G 天線封裝的需求。5G 毫米波頻段的天線尺寸已經縮小到毫米級，同時通過饋線相連會導致很高的損耗，由此將天線集成到射頻前端的“Antenna+SiP”方案應運而生，也即天線封裝。高通已經商用 5G 毫米波天線模組 AiP 標準品，每部手機采用三個該模組。

在電信和基礎設施領域，基站和服務器的復合年增長率都有望達到兩位數，其中基站的年復合增長率高達 41%。這主要是因為 5G 基站需要通過倒裝芯片球柵陣列實現更多 SiP 集成。同時，服務器中的 CPU、xPU(小芯片、硅轉接板、扇出型)和 FPGA 也需要高端 SiP。

最后，汽車電子也將是 SiP 的重要應用場景。汽車電子里的 SiP 應用正在逐漸增加，高級駕駛輔助系統和資訊娛樂是主要驅動力。盡管攝像頭的市場份額很小，但是 ADAS 的單目、雙目和三目攝像頭都將采用 SiP，因此其增速最快。此外，視覺處理單元和資訊娛樂對計算能力也有要求，也為 SiP 的快速滲透提供了機會。

集微咨詢（JW insights）認為，SiP 未來將向更多的應用領域擴散，并將在多個市場取得爆發，且導入更多類型的芯片產品中。

廠商積極跟進

對 SiP 封裝感興趣的不止是晶圓代工和封裝廠，IDM 和基板制造商也在涉足這項業務。從2020年SiP市場份額來看，OSAT占比最大，下來是IDM（15%）和Foundry（14%）。

圖 2020年SiP市場份額劃分（數據來源：yole）

從市場格局來看，全球 SiP 市場中主要的廠商為日月光(環旭電子)、安靠、長電科技等，前五大廠商 2019 年合計營收 200 億美元，行業集中度較高。其中日月光以絕對領先優勢居行業第一。在國內市場方面，日月光及環旭電子更是占據絕對優勢，領跑了 SiP 封裝行業。

日月光公司是封測廠中很早就進行 SiP 投資的廠商，也是具備系統級封裝技術層次最廣的封裝廠之一，涵蓋FCBGA、FOCoS和2.5D封裝等近十種封裝技術。尤其是得益于蘋果的大單，日月光的系統級封裝營收過去幾年都以數億美元的速度成長。

環旭電子早在 2012 年已經開始了無線通訊模組的技術投資，并在 2014 年開始進行 SiP 相關的技術投資，2014 年就對微小化系統模塊以及高傳輸高密度微型化無線通信模塊項目投資了 12.23 億元人民幣。在 2012-2019 年的 8 年間，環旭電子對 SiP 及無線通訊相關項目共計投資 22.65 億元，逐步優化 SiP 技術、積累生產經驗，產業鏈已經達到成熟階段，產品良率在 99% 以上。

大陸企業在 SiP 領域的起步并不晚，近年來通過并購，快速積累先進封裝技術，技術平臺已經基本和海外廠商同步。如長電科技聯合產業基金、芯電半導體收購新加坡封測廠星科金朋，擁有了WLSCP、SiP、PoP 等高端先進封裝技術，并實現量產。據長電介紹，其目前重點發展幾種類型的先進封裝技術。首先就是系統級封裝(SiP)，隨著 5G 的部署加快，這類封裝技術的應用范圍將越來越廣泛。其次是應用于 Chiplet SiP 的 2.5D/3D 封裝，以及晶圓級封裝，并且利用晶圓級技術在射頻特性上的優勢推進扇出型(Fan-Out)封裝。此外，華天、通富微電等一批實力企業也都具備了 SiP 和 AiP 封裝能力。只是，該業務尚處于發展初期，其營收占比與臺灣企業還存在一定的差距。

總結

封裝行業正在集體倒向 SiP。這其中有三個原因：首先是封裝小型化的需求增加，SiP 需求更多；第二是能做 SiP 的廠商越來越多；第三是因為出貨的壓力，愿意提供晶圓的企業也越來越多。不過，系統級封裝的實現需要掌握各節點的所有技術，封裝企業要有足夠的封裝技術積累和可靠的封裝平臺支撐才能實現。因此，國內封裝企業要在 SiP上實現突破，除了與 IC 廠商和晶圓廠做好配合以外，更重要的就是做好技術儲備，構建起技術領先又可靠穩定的封裝平臺。（薩米）

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