系統(tǒng)級(jí)封裝（system in package，SIP）是一種新型的封裝技術(shù)，在IC封裝領(lǐng)域，SIP是最高級(jí)的封裝。在ITRS2005中對(duì)SIP的定義是：“SIP是采用任何組合，將多個(gè)具有不同功能的有源電子器件與可選擇的無源元件，以及諸如MEMS或者光學(xué)器件等其他器件，組裝成為可以提供多種功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件，形成一個(gè)系統(tǒng)或者子系統(tǒng)”。對(duì)于SIP而言，在單一的模塊內(nèi)需要集成不同的有源芯片和無源元件、非硅器件、MEMS元件甚至光電芯片等，更長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)則考慮在其中集成生物芯片等。目前在無線通訊領(lǐng)域內(nèi)特別是在3G領(lǐng)域內(nèi)，SIP是非常有潛力的技術(shù)。

（1）SIP的發(fā)展

SIP技術(shù)從20世紀(jì)90年代提出到現(xiàn)在，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已被學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛接受，成為國(guó)內(nèi)外電子領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一，并被認(rèn)為今后電子技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步、以及其它元件的微型化的發(fā)展為電子產(chǎn)品性能的提高、功能的豐富與完善、成本降低創(chuàng)造了條件�，F(xiàn)在不僅軍用產(chǎn)品，航天器材需要小型化，工業(yè)產(chǎn)品，甚至消費(fèi)產(chǎn)品，尤其是便攜式產(chǎn)品也同樣要求微小型化。這一趨勢(shì)反過來要求微電子技術(shù)的不斷微小型化。這就是近年來SIP之所以取得了迅速發(fā)展的背景。

封裝技術(shù)大致每十年更新一代，從第一代插孔元件、第二代表面貼裝、第三代面積陣列，到當(dāng)今第四代芯片封裝，封裝承制商和芯片制造商緊密合作研究和開發(fā)了若干種先進(jìn)的封裝和測(cè)試技術(shù)以滿足不同領(lǐng)域的需求，這些不斷涌現(xiàn)的封裝新技術(shù)為SIP的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）SIP的優(yōu)勢(shì)

SIP技術(shù)已有若干重大突破，在許多方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，大致歸納如下：
（1）封裝效率大大提高，SIP技術(shù)在同一封裝體內(nèi)疊加多個(gè)芯片，特別是把Z方向的空間也利用起來，從而大大減少了封裝體積。兩芯片疊加使面積比增加到170%，三芯片疊裝可增至250%。
（2）大大縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的周期。由于SIP無需像SOC那樣進(jìn)行版圖級(jí)布局布線，從而減小設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和調(diào)試的復(fù)雜性和減少系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間。即使需要局部改動(dòng)設(shè)計(jì)，也比SOC要簡(jiǎn)單容易的多。
（3）SIP可以實(shí)現(xiàn)不同工藝、材料制作的芯片封裝形成一個(gè)系統(tǒng)，比如可以將Si、GaAs、InP的芯片組合一體化封裝。從而具有很好的兼容性，并可實(shí)現(xiàn)嵌入集成化無源元件的夢(mèng)幻組合。
（4）降低系統(tǒng)成本。比如一個(gè)專用的集成電路系統(tǒng)，如果需求量不是特別大時(shí)，采用SIP技術(shù)可以比SOC節(jié)省更多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)費(fèi)用。
（5）SIP技術(shù)可以使多個(gè)封裝合而為一，可使總的焊點(diǎn)大為減少，也可以顯著減小封裝體積、重量，縮短元件的連接路線，從而使電性能得以提高。
（6）SIP采用一個(gè)封裝體來完成一個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)產(chǎn)品的全部互連以及功能和性能參數(shù)，可同時(shí)利用引線鍵合與倒裝焊互連以及別的IC芯片直接內(nèi)連技術(shù)。
（7）SIP可提供低功耗和低噪聲的系統(tǒng)級(jí)連接，在較高的頻率下工作可以獲得幾乎與SOC相等的總線寬度。
（8）SIP具有良好的抗機(jī)械和化學(xué)腐蝕的能力以及高的可靠性。
（9）使現(xiàn)有的芯片資源得到充分的利用。SIP可以花費(fèi)最小的努力，將現(xiàn)有芯片的功能添加到系統(tǒng)中，增加設(shè)計(jì)的靈活性。
（10）和傳統(tǒng)的芯片封裝不同，SIP不僅可以處理數(shù)字系統(tǒng)，還可以應(yīng)用于光通信、傳感器、以及MEMS等領(lǐng)域。

（3）SOP與SIP區(qū)分

目前國(guó)內(nèi)以及世界上很多人把系統(tǒng)級(jí)封裝的英文用SOP（system on package）和SIP（system in package）來表述，認(rèn)為它們代表一個(gè)意思，將他們一起使用。但由于SOP已經(jīng)是一個(gè)封裝形式（small out package）縮寫，為避免混淆，很多人更愿意用SIP。目前ITRS（international technology Roadmap for semiconductor，國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)指南）、JEITA（Japan Electronics and information technology industries Association，日本電子情報(bào)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）編輯的JJTR(Japan Jisso technology roadmap日本封裝技術(shù)指南)以及相關(guān)的國(guó)際會(huì)議中，已普遍采用SIP這一簡(jiǎn)稱。

（4）SIP與SOC的比較

SOC（system on chip，系統(tǒng)級(jí)芯片）與SIP是當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)最熱門的兩項(xiàng)技術(shù)。在IC領(lǐng)域內(nèi)，SOC是最高級(jí)的芯片；在IC封裝領(lǐng)域，SIP是最高級(jí)的封裝。兩者都可以達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的性能。從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，希望在芯片上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。在理想的情況下，SOC可以實(shí)現(xiàn)最低的成本、最小的尺寸和最優(yōu)的性能。但是到目前為止，采用SOC方案還無法解決非硅芯片（如GaAs、GeSi芯片）和MEMS晶片的集成。若從封裝的角度出發(fā)，作為另外一種解決方案，系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)得到越來越多的關(guān)注。

SIP與SOC是兩項(xiàng)平行發(fā)展的系統(tǒng)集成技術(shù)，它們都順應(yīng)了電子產(chǎn)品高性能、多功能、小型化、輕量化和高可靠性的發(fā)展趨勢(shì)。從發(fā)展的歷程來看，SOC與SIP是極為相似的，兩者均希望將邏輯組件、數(shù)字、模擬、無源器件整合在一個(gè)單元中。然而就發(fā)展方向而言，兩者有很大的不同：SOC是從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，目的是將一個(gè)系統(tǒng)整合到一塊IC芯片上去；而SIP則是由封裝的角度出發(fā)，將不同功能的芯片整合于一個(gè)電子封裝結(jié)構(gòu)體內(nèi)。

SOC是最近十幾年才出現(xiàn)的概念，是將系統(tǒng)的多種功能集成在單一的芯片上，并加以封裝便形成了一個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片。通常是將MPU、DSP圖像處理、存儲(chǔ)器、RF和邏輯電路集成在一起。這種芯片包括專用集成電路（ASIC），可以滿足高端計(jì)算機(jī)、3G通訊、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等的應(yīng)用需要。SOC的關(guān)鍵技術(shù)包括：深亞微米技術(shù)、低電壓、低功耗技術(shù)、低噪聲設(shè)計(jì)及隔離技術(shù)、特殊電路的工藝兼容技術(shù)、設(shè)計(jì)方法的研究、嵌入式IP核設(shè)計(jì)技術(shù)、測(cè)試策略和可測(cè)性技術(shù)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、安全保密技術(shù)等。但在實(shí)際應(yīng)用中SOC面臨很多困難和制約其發(fā)展的因素。包括現(xiàn)階段IP核資源還不夠豐富且因各個(gè)企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益以及保密限制彼此之間會(huì)形成壁壘；研發(fā)成本過高以及設(shè)計(jì)周期相對(duì)過長(zhǎng)；生產(chǎn)工藝復(fù)雜和成品率不高等。此外在SOC中采用混合半導(dǎo)體技術(shù)（如GaAs和SiGe）也存在問題。這時(shí)SIP的出現(xiàn)彌補(bǔ)了SOC的一些不足之處。例如：SIP的設(shè)計(jì)周期要短、靈活性要好、研發(fā)投入也少、噪聲干擾可以大幅降低和良好的工藝兼容性等。但并不能說SIP可以代替SOC，特別是對(duì)許多產(chǎn)量規(guī)模十分巨大，又是以CMOS技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用，SOC仍然是不可取代的優(yōu)先選擇。

SIP與SOC各有所長(zhǎng)。SIP的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)高功能、開發(fā)周期短、低價(jià)格等。SOC優(yōu)點(diǎn)是低功耗、高性能、實(shí)裝面積小等。兩者互為促進(jìn)，協(xié)同發(fā)展，并都可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況作出最佳的選擇。

（5）HIC、MCM、SIP之間的關(guān)系

IC的發(fā)展過程是不斷進(jìn)步，不斷創(chuàng)新的。但這種進(jìn)步和創(chuàng)新是以原有技術(shù)為基礎(chǔ)的。如HIC、MCM、SIP這三種技術(shù)。多芯片模塊最早是從混合集成電路（HIC）開始的，經(jīng)過MCM，到目前的SIP。這三者并非相互獨(dú)立，而是在傳承的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新。

首先，SIP的市場(chǎng)規(guī)模比一般封裝的規(guī)模大，增長(zhǎng)空間也大；SIP的核心是芯片與元器件在不同工作頻段的高密度組裝和互連，采用的主要是HIC技術(shù)；將成熟的HIC技術(shù)應(yīng)用于微波、毫米波頻段是HIC的重要發(fā)展方向。

SIP與MCM的區(qū)別是：多芯片組件只是通過簡(jiǎn)單地將各種芯片、元件連接起來的附加值（一般是同種芯片）。而SIP中可搭載不同類型的芯片，芯片之間可以進(jìn)行信號(hào)的存取和交換，從而來完成一個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)產(chǎn)品的全部互連以及功能和性能參數(shù)。
 

（6）SIP的技術(shù)目標(biāo)

當(dāng)前，SIP的技術(shù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)兩大主流發(fā)展方向的電路集成：一是微電磁元器件和集成電路為主的電路的集成。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)各類微波/毫米波電路與整機(jī)的模塊化、固態(tài)化、小型化和高性能化。二是以高密度多層布線基板為基礎(chǔ)，以各類LSI、VLSI芯片之間微結(jié)構(gòu)電磁互連組裝為技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)電子整機(jī)的高密度化組裝、小體積、多功能和高可靠。

未來的新型SIP，將利用非常窄節(jié)距的倒裝芯片以及穿透硅片的互連（TWEI）形成新的一級(jí)互連；利用薄膜互連技術(shù)實(shí)現(xiàn)無源元件的集成；利用高性能的新型高密度有機(jī)功能基板技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維芯片堆疊和封裝堆疊；以及芯片、封裝和基板的SIP共同設(shè)計(jì)與測(cè)試方法等。目前在國(guó)際上越來越多的人力和資源投入到包括SIP設(shè)計(jì)方法、新集成化方案和技術(shù)手段的研究開發(fā)中。