系统级封装与先进封装技术解析及 先进封装清洗介绍

SiP与先进封装技术综合分析

一、核心定义与本质区别

1. 定义差异

• SiP（System in Package，系统级封装）：关注"系统在封装内的实现"，核心是将多类元件（传感器、逻辑芯片、存储芯片等）集成于单个封装体内实现系统功能。至少需要两颗以上裸芯片封装，单芯片封装不能称为SiP。

• 先进封装（High Density Advanced Package，HDAP）：关注"封装技术和工艺的先进性"，强调封装工艺的先进程度。可以包含单芯片封装，如FOWLP（扇出型晶圆级封装）、FIWLP（扇入型晶圆级封装）等。

2. 本质区别

二、技术特点对比

1. 集成方式

• SiP：以多芯片及元件为核心，可集成不同工艺、不同功能的裸片（如逻辑芯片+射频芯片+无源元件），实现系统级功能集成。

• 先进封装：以单一芯片为核心，通过先进工艺（如TSV硅通孔、RDL重新布线）提升芯片内部互联密度，优化单一芯片性能。

2. 设计灵活性

• SiP：设计灵活性高，可混合集成不同代际、不同类型的芯片（如7nm处理器+14nm射频芯片），开发周期短，成本相对较低。

• 先进封装：设计灵活性受限于单一芯片的工艺节点，需与晶圆制造协同优化（如FinFET工艺与CoWoS封装匹配），研发周期长，成本较高。

3. 技术范畴

关键技术路径

在技术交汇处，几种关键路径驱动着产业前沿发展：

• 异质集成与小芯片 (Chiplet)：这是SiP与先进封装共同的核心理念。它允许将不同工艺节点、不同材质的芯片（如逻辑芯片、模拟芯片、存储器）像搭积木一样组合，以最优成本实现系统功能。例如，AMD、英特尔均采用此架构。

• 2.5D/3D集成：这是目前最典型的先进封装技术，也是实现高性能SiP的关键。

• 2.5D封装：芯片并排置于硅中介层上，通过中介层内部的高密度走线互联，提供远超传统PCB的带宽。

• 3D封装：芯片直接垂直堆叠，通过硅通孔连接，能最大限度地缩短互联距离、降低功耗、提高集成度。业界已出现“前端3D”（如直接铜-铜键合）和“后端3D”（如微凸块）两种技术路径。

• 扇出型封装 (Fan-Out)：直接在晶圆级重构衬底上进行布线，省去了芯片基板，可实现更高密度、更薄、成本更优的封装，广泛应用于手机处理器、射频模块等。

三、应用场景与市场定位

1. SiP典型应用场景

• 消费电子：苹果AirTag、Apple Watch模组、苹果智能眼镜（搭载S10芯片）

• 物联网设备：传感器、通信模块

• 汽车电子：控制单元(ECU)、ADAS系统

• 专用设备：江波龙mSSD（集成主控、NAND及PMIC元件）

• 通信设备：华为5G基站射频模组

2. 先进封装典型应用场景

• 高性能计算：GPU、CPU、HBM存储芯片

• 人工智能：AI计算模块（英特尔EMIB硅桥互连技术与Foveros铜-铜键合工艺）

• 汽车电子：高端车规芯片封测

• 数据中心：AMD采用核心复合芯片与输入/输出芯片分体制备方案

四、发展现状与趋势

 核心挑战与未来趋势

尽管前景广阔，但技术发展仍面临几大核心挑战：

1. 热管理与可靠性：高密度集成带来严重的散热问题，热应力是影响长期可靠性的关键。

2. 设计与测试复杂性：多芯片协同设计、信号完整性分析和3D堆叠测试的难度和成本急剧上升。

3. 供应链与标准：Chiplet生态缺乏统一的互连标准，裸芯（KGD）供应、设计工具和接口协议标准化是产业协同的关键。

4. 成本压力：先进封装设备与材料昂贵，在追求高性能的同时需不断优化成本。

展望未来，技术将呈现以下趋势：

• 模块化与平台化：SiP本身正朝着“模块的模块化”发展，形成更易组装和替换的系统级模块。

• 技术融合：先进封装将与光电合封等技术结合，以突破电气互连的带宽和功耗瓶颈。

• 产业链深化协作：设计、制造、封测环节的界限将更模糊，EDA工具、IP供应商、代工厂和封测厂需更紧密合作以构建完整生态。

1. 市场发展

• SiP技术在消费电子领域应用广泛，2025年苹果智能眼镜计划采用SiP技术实现全天续航

• 中国企业在先进封装领域加速突破：长电科技、华天科技、通富微电等企业加速布局

• 2025年10月，江波龙推出采用20×30×2.0 mm封装形态的mSSD产品，集成主控、NAND及PMIC元件

•  产业应用与市场

• SiP与先进封装技术已从高端应用渗透至主流市场。

• 市场增长：系统级封装市场持续扩张，据预测，全球收入规模将从2025年的约1973.9亿元增长至2032年的近3239.6亿元。

• 驱动力：主要来自消费电子小型化、5G通信升级、汽车电子智能化和AI/高性能计算的爆发。

• 典型应用：

• 消费电子：智能手机（射频前端、处理器）、TWS耳机、智能手表（如苹果手表采用SiP集成核心功能）、AR/VR设备。

• 高性能计算：AI加速卡、服务器CPU/GPU，采用2.5D/3D集成实现高带宽内存访问。

• 汽车电子：自动驾驶域控制器、激光雷达模块，对可靠性和耐高温性能要求极高。

• 医疗与物联网：便携式医疗设备、可穿戴传感器，追求极致的微型化与低功耗。

2. 技术融合趋势

• Chiplet技术与SiP结合：提升芯片复用率和产品集成度，推动半导体产品向高集成度方向发展

• 2.5D/3D封装技术：在AI与汽车电子领域得到应用，解决高密度集成的瓶颈

• 散热技术革新：高导热铝合金、石墨烯与导热硅胶组合优化散热设计，缓解小尺寸封装的散热压力

3. 未来挑战

• 热-电协同设计：在人形机器人等高密度集成场景中，多芯片模组的散热和信号干扰问题日益凸显

• 接口标准化：芯片间相关接口标准需要进一步完善

• 供应链建设：裸芯片供应链需要进一步发展

五、SiP与SoC的关联性

需特别注意：SiP与SoC（系统级芯片）的区别是理解SiP定位的关键：

六、结论

SiP与先进封装技术虽有交叉，但本质不同：

1. SiP是系统级封装，关注的是"系统"如何在封装内实现，核心是多芯片系统集成；

2. 先进封装是工艺级技术，关注的是封装工艺的先进性，可以服务于单芯片或系统级集成。

两者在技术范畴上高度重合，例如Flip Chip、2.5D/3D技术既属于先进封装也应用于SiP。随着Chiplet技术和异构集成的发展，SiP与先进封装的融合趋势将更加明显，共同推动半导体行业向更高集成度、更小尺寸、更低功耗方向发展。

在人形机器人等新兴应用领域，SiP与先进封装技术的结合将解决空间受限、高算力需求等挑战，通过热-电协同设计实现高性能、高可靠性的系统集成。

系统级封装清洗- 锡膏助焊剂清洗剂介绍：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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