SiP目前的发展势头强于SoC
关于SoC(系统级芯片)和SiP(系统级封装)孰优孰劣的争论众所周知。随着电子工业竭力满足高度小型化和复杂电子产品对成本和上市时间的要求，这个争论正变得日益贴近现实。在最近十年，出现了众多的趋势，它们对我们设计电子产品的方式冲击很大。产品不仅在性能和形状方面要非常先进，而且许多产品的上架寿命在一年以下。 伴随着这些趋势的是成本的上升和上市时间的压迫，从而导致新SoC的问世、在已知的良好裸片领域取得明显的技术进展以及通过多得令人瞠目的选择来满足一个高度零散的应用市场，而且变得显而易见的是在过去十年中电子工业已经经历了一个深刻的转变。这个转变已经使得在一大类应用中的SoC/SiP论战更有利于SiP。
例如，在使用SoC时的一大担心是成本。因为一旦考虑到所需的全部设计工程、验证和工具成本(光学掩膜)的话，一个针对消费设备的最先进SoC的设计很容易花掉一千万美元，假定该制造商将卖出一百万个这样的器件，那么分期偿还的每个器件的非再生工程(NRE)成本就是十美元。
在许多情况下，这超过了该芯片按每个单元计的制造成本。因此，考虑到一个消费产品在批发销售时只有几个美元的利润，该NRE是材料帐单中一个很重的成分。如果该产品在稍后又不得不重新进行设计，这个成本负担还将进一步恶化。一个不那么明显但同样重要的负担是上市时间的损失，这通常是由一个与SoC相关的长设计周期引起的。这个时间取决于产品的复杂性，对于相对简单的消费产品而言它为六个月，对于一个复杂的网络芯片来说它要18个月或更长。
由于SoC的价格和批量成反比关系，因此设计人员也许乐意冒风险为高批量的标准产品设计和制造SoC，比如说视频游戏机。然而，电子工业正在变得越来越分散，其证据就是产品的范围非常宽，比如说蜂窝电话、MP3播放机、数字摄象机和数码照相机。此外，产品的寿命周期继续在缩短。在这些例子中，SiP不仅在把更多的功能集成进更小的形状因子中的性能价格比更高，而且其开发和制造周期也只有一到二个月。
其它有利于SiP的关键趋势包括薄裸片工艺和三维堆栈技术，这使得一个多芯片封装最终的的形状因子可以和单芯片器件一样小。一个SiP内的各个芯片目前既可以用裸片形式进行测试，也可以用一个“微封装”形式进行测试，之后再集成进一个SiP模块。
这个改进的测试功能解决了早期采纳SiP的一个关键障碍，具体来说就是整个系统的失效是因为这个封装中器件之一的失效。另一个关键好处就是SiP本质上是一个非常灵活且可缩放的平台。在第三维上设计的能力向工程师提供了很大的自由度，有利于他们更加方便地设想他们的产品。例如，想象一个和钢笔的形状因子一样的蜂窝电话。
简言之，业界最近十年趋势的综合作用使得SiP在许多应用中成为SoC的一个非常有吸引力的替代品。当然，在一些例子中SoC仍然最好地满足了市场的需求。但是在越来越多的电子产品中，SiP是更为可取的解决方案，不仅因为它有内在的成本和上市时间优势，还因为SiP最终将使得新一波产品创新成为可能。
SoC与SiP各有千秋 两者之争仍将继续
对生命周期相对较长的产品来说，SoC将继续作为许多产品的核心；而若对产品开发周期要求高、生命周期短、面积小、灵活性较高，则应使用SiP。
现代集成技术已经远远超越了过去40年中一直以摩尔定律发展的CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺。人们正在为低成本无源元件集成和MEMS(微机电系统)传感器、开关和振荡器等电器元件开发新的基于硅晶的技术。这意味着与集成到传统CMOS芯片相比，可以把更多的功能放到SiP封装(系统级封装)中，这些新技术并不会替代CMOS芯片，而只是作为补充。
如果没有足够的理由使用SiP，SoC将继续作为许多产品的核心，尤其是对生命周期相对较长的产品来说。若对产品开发周期要求高、生命周期短、面积小、灵活性较高，则应使用SiP。SiP的另一个应用领域是那些采用高级CMOS不能简单实现所需功能的产品，如MEMS和传感器应用，以及要求有完整的系统解决方案的产品。
SiP缩短产品开发周期
在国际半导体技术路线图(ITRS)的推动下，摩尔定律的预言一再地被半导体行业的技术进步所印证，而CMOS工艺则一直是实现芯片晶体管时密度最高、成本最低的半导体工艺。如果产品能用CMOS工艺来制造，而且设计速度足够快，能够满足产品开发周期期限并实现大批量销售，那么系统级芯片(SoC)几乎总是最便宜、体积最小的解决方案。
例如，65nmCMOS工艺能将80万门电路封装到1mm 2的芯片上，45nm CMOS工艺则已经把160万门电路封装到1mm 2的芯片上。在成本方面，先进的 CMOSSoC，如NXP为汽车无线电或数字电视处理器开发的数字信号处理集成电路，实现了先进的多媒体功能，价格却只有几美元。
此外，CMOS不再局限于数字系统。最新的CMOSIP(半导体知识产权)库提供了广泛的系列模拟信号和混合信号功能，另外还将提供RF(射频)功能，可以把完整的RF功能集成到SoC中。
除其他因素外，数字功能、模拟功能、RF功能和存储功能是否集成到SoC中很大程度上取决于市场对产品设计周期的要求。在日新月异的移动通信市场中，产品周期短，满足产品开发周期至关重要。
在理想情况下，客户青睐于真正的即插即用元件，这些元件能得到可复制的参考设计支持，这使得SiP解决方案非常流行。根据客户的需要，客户只要改变一个或几个IC(集成电路)芯片，其他IC保持不变，就可以实现新产品。
如果要追求更低的成本，当然也可以把这些单个的IC芯片集成到SoC中，但这需要时间。将若干单独的芯片封装在一起，不仅提供了灵活性，而且降低了基板面积，因为芯片可以层叠在一起。这些功能在移动通信市场中具有重要意义。
例如，NXPNFC(近距离无线通讯技术)PN65N就是移动通信产品中使用的一种SiP。一个
NFC控制器集成电路和一个安全控制器集成电路层叠在一起，中间有一个硅晶垫圈。之所以选择SiP，是基于产品开发周期、灵活性和降低面积等因素考虑。在家庭市场和汽车市场中，产品生命周期和设计周期比较长，许多产品使用SoC。大型SoC可能需要几个月的设计工时。但是，如果市场足够大，寿命足够长，那么可以持续开发SoC版本，根据客户需求来降低系统成本。
两种技术各有千秋
如果SiP解决方案比SoC解决方案便宜，那么即使家庭市场和汽车市场也会使用SiP解决方案。例如，假设一个系统包含一个CPU(中央处理器)、多个硬件加速单元和大量的DRAM(动态随机存储器)，尽管仅仅通过基本的CMOS工艺就能制造DRAM，但为了有效地利用芯片面积，需要增加光刻次数，这就会明显地提高芯片制造的成本。
大型存储器通常使用优化的工艺技术制成，这意味着存储器和系统其余部分之间在生产技术方面有着明显的差异。因此，双芯片解决方案可能会变得很有吸引力，其中一个是CPU和硬件加速器芯片，另一个是DRAM芯片，使用层堆晶粒或PoP(堆叠封装)方法将这两颗芯片封装在一起。正是在这类技术划分中，理论上两种晶粒都可以在CMOS工艺中实现，所以才出现了今天的SiP与SoC之争。
系统使用SoC方案还是SiP方案，不仅取决于工艺技术的差异，而且还受到大量其他因素的影响，如成本、性能、尺寸、可靠性和设计难度。有意思的是，不一定因为系统能够在单个CMOS工艺技术中得以实现，就要使用这种技术实现这个系统，还需要考虑其他因素。
如果技术划分是所有SiP的核心，那么生产经济的高性能SiP的关键是正确实现这种技术划分，这要求在系统结构上全面了解应用，以便考察把某种功能从一种技术实现方式转到另一种方式所产生的后果。
在这里，拥有广泛工艺技术的半导体制造商有着明显的优势，因为他们可以专门设计SiP的各个元件，进而来适应选定的结构。从不同制造商采购元件的模块制造商则不可避免地会丧失这些元件设计的部分控制能力，从而使实现系统划分的难度大大提高。
如果产品开发周期要求紧，且SiP提供的解决方案比SoC便宜，最好采用SiP解决方案。更重要的是，SiP实现了完整的系统解决方案，而高集成的CMOSSoC则略逊一筹，如数字系统经常需要外部元件，如解耦电容、频率参考晶体、定时电容和静电放电保护网络。例如，集成了RF收发器的SoC可能仍需要天线开关和滤波器等外部元件，我们必须设计并把这些元件组装到印刷电路板上。而有了SiP，所有这些功能都可以集成到一个封装中，而其能否实现只是取决于最终产品中提供的空间和成本。SiP占用的空间通常比较少，但在大多数情况下成本要高于使用分立元件。
面临各自封装技术挑战
如前所述，转向SiP解决方案必须有强有力的理由，不管这些理由是缩短产品开发周期、提高集成度、提高灵活性、减少面积还是降低成本。与生活中大多数东西一样，SiP不只是
拥有优势，它们也带来了许多挑战，最常被提及的一个就是其要求KGD(良裸晶)。
通过把一批IC和不同的元件安装到传统基板上实现系统，如印刷电路板，可以相对容易地确定和更换任何有问题的元件。如果把所有这些元件嵌入到SiP中，那么确定和更换问题元件则不会那么容易。也就是说，如果发现组装的SiP有问题，那么其中的所有附加值就会失效。
使这种问题减到最小的最佳方式是在组装前100%预先测试SiP的所有元件，与传统IC制造和封装相比，其带来的晶圆探测和测试负担大大提高。这是许多应用中引入堆叠封装(PoP)式SiP的原因之一，如处理器/DRAM组合，因为处理器和DRAM以一种可测试的封装形式存在，然后才把两个分立的封装熔接到一个PoP式SiP中。
在封装要求上，SoC和SiP都面临着各自的挑战。在SiP中，多个晶粒需要组合到一个封装中，可以使用的技术有并排引线键合、层叠晶粒、双倒装芯片技术或引线键合与倒装芯片互联技术相结合。具有挑战性的技术包括加工和分拣超薄晶粒、悬挂晶粒上引线键合和低环引线键合以及新的晶粒黏合技术，如引线覆膜。
除现有技术外，业内正在开发许多新技术。大多数技术进一步改善了小型化和性能，如把晶粒内嵌到模块或封装内插板中，以及带有通孔硅晶通路的3DIC技术。SoC也面临着晶粒尺寸提高和焊盘间隙下降的挑战。最大的挑战在于，由于使用超低K电介质，晶粒变得更脆、更易碎，进而需要更细的引线，在引线键合时要特别小心，以避免损坏晶粒。另外必需调整全套材料，如浇铸化合物以处理这些易碎晶粒。倒装芯片SoC的主要问题是间隙下降及大晶粒的可靠性问题。
单列直插式封装（SIP）
单列直插式封装（SIP）引脚从封装一个侧面引出，排列成一条直线。通常，它们是通孔式的，管脚插入印刷电路板的金属孔内。当装配到印刷基板上时封装呈侧立状。这种形式的一种变化是锯齿型单列式封装(ZIP)，它的管脚仍是从封装体的一边伸出，但排列成锯齿型。这样，在一个给定的长度范围内，提高了管脚密度。引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从2至23，多数为定制产品。封装的形状各异。也有的把形状与ZIP相同的封装称为SIP。 SIP封装并无一定型态，就芯片的排列方式而言，SIP可为多芯片模块(Multi-chipModule；MCM)的平面式2D封装，也可再利用3D封装的结构，以有效缩减封装面积；而其内部接合技术可以是单纯的打线接合(WireBonding)，亦可使用覆晶接合(FlipChip)，但也可二者混用。除了2D与3D的封装结构外，另一种以多功能性基板整合组件的方式，也可纳入SIP的涵盖范围。此技术主要是将不同组件内藏于多功能基板中，亦可视为是SIP的概念，达到功能整合的目的。
不同的芯片排列方式，与不同的内部接合技术搭配，使SIP的封装型态产生多样化的组合，并可依照客户或产品的需求加以客制化或弹性生产。
构成SIP技术的要素是封装载体与组装工艺。前者包括PCB，LTCC，SiliconSubmount(其本身也可以是一块IC)。后者包括传统封装工艺(Wirebond和FlipChip)和SMT设备。无源器件是SIP的一个重要组成部分，其中一些可以与载体集成为一体(Embedded，MCM-D等)，另一些(精度高、Q值高、数值高的电感、电容等)通过SMT组装在载体上。SIP的主流封装
形式是BGA。就目前的技术状况看，SIP本身没有特殊的工艺或材料。这并不是说具备传统先进封装技术就掌握了SIP技术。由于SIP的产业模式不再是单一的代工，模块划分和电路设计是另外的重要因素。模块划分是指从电子设备中分离出一块功能，既便于后续的整机集成又便于SIP封装。电路设计要考虑模块内部的细节、模块与外部的关系、信号的完整性(延迟、分布、噪声等)。随着模块复杂度的增加和工作频率(时钟频率或载波频率)的提高，系统设计的难度会不断增加，导致产品开发的多次反复和费用的上升，除设计经验外，系统性能的数值仿真必须参与设计过程。
与在印刷电路板上进行系统集成相比，SIP能最大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、提高集成度。对比SoC，SIP具有灵活度高、集成度高、设计周期短、开发成本低、容易进入等特点。SIP将打破目前集成电路的产业格局，改变封装仅仅是一个后道加工厂的状况。未来集成电路产业中会出现一批结合设计能力与封装工艺的实体，掌握有自己品牌的产品和利润。目前全世界封装的产值只占集成电路总值的10%，当SIP技术被封装企业掌握后，产业格局就要开始调整，封装业的产值将会出现一个跳跃式的提高。
SIP封装可将其它如被动组件，以及天线等系统所需的组件整合于单一构装中，使其更具完整的系统功能。由应用产品的观点来看，SIP更适用于低成本、小面积、高频高速，以及生产周期短的电子产品上，尤其如功率放大器(PA)、全球定位系统、蓝芽模块(Bluetooth)、影像感测模块、记忆卡等可携式产品市场。但在许多体系中，封闭式的电路板限制了SIP的高度和应用。以长远的发展规划而言，SoC的发展将能有效改善未来电子产品的效能要求，而其所适用之封装型态，也将以能提供更好效能之覆晶技术为发展主轴；相较于SoC的发展，SIP则将更适用于成本敏感性高的通讯用及消费性产品市场。
SIP技术可以应用到信息产业的各个领域，但目前研究和应用最具特色的是在无线通信中的物理层电路。商用射频芯片很难以用硅平面工艺实现，使得SoC技术能实现的集成度相对较低，性能难以满足要求。同时由于物理层电路工作频率高，各种匹配与滤波网络含有大量无源器件，SIP的技术优势就在这些方面充分显示出来。目前SIP技术尚属初级阶段，虽有大量产品采用了SIP技术，其封装的技术含量不高，系统的构成与在PCB上的系统集成相似，无非是采用了未经封装的芯片通过COB技术与无源器件组合在一起，系统内的多数无源器件并没有集成到载体内，而是采用SMT分立器件。
在SIP这一名词普及之前就已经出现了多种单一封装体内集成的产品，历史原因造成了这些产品至今还没有贴上SIP的标签。最早出现的模块是手机中的功率放大器，这类模块中可集成多频功放、功率控制、及收发转换开关等功能。另外三维多芯片的存储模块，逻辑电路与存储电路的集成也处于这种情况。
集成度较高的是Bluetooth和802.11(b/g/a)。Philips公司的BGB202 BluetoothSIP模块除了天线之外，包含了基带处理器和所有的物理层电路，其中一部分滤波电路就是用薄膜工艺实现的(但不是在SIP的载体中，而是以一个分立的无源芯片形式出现的)。整个模块的外围尺寸是7mm×8mm×1.4mm。外部单元只需要天线和时钟。Philips还有一款面向3G通信的手机电视解决方案也采用了SIP技术，9mmx9mm的模块内包含了高频头、信道解调和解码。
UWB是SIP的另一个理想应用。Freescale Semiconductor已经开始提供DS-UWB芯片组。
SoC基本概念
SoC的定义多种多样,由于其内涵丰富、应用范围广,很难给出准确定义。一般说来, SoC