5G主流芯片SiP封装技术,超越摩尔定律凭什么方式做到?

5G 已开始在多国商转。由于 5G 具有高频、高速等特性，处理 5G 信号的芯片也需要更高的运算效能，因此市场对 7纳米、5 纳米制程的芯片需求将会提升。

除了纳米制程，另一个值得关注的是封装技术。SoC（System on a Chip，系统单芯片）与 SiP（System in a Package，系统级封装）都是让芯片微型化的封装技术，但半导体产业界预测，SoC 的成本将节节上升，发展遇到瓶颈，而整合多种芯片的 SiP 技术逐渐受到正视，并有望超越摩尔定律。

手机为全球最重要的消费性电子产品，手机不光是内部零组件需求量庞大，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。

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%。

(资料来源: 天风证券)

目前麒麟 980、麒麟 810、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。 

而晶圆代工在导入 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。

目前全球晶圆代工产业中，台积电拥有最先进的制程，是全球 7nm 晶圆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 年可望量产 3nm 制程，其在晶圆代工龙头地位短期难以撼动。 

另一方面，在电子零组件小型化、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。

麒麟 990 5G 除了是全球首款使用 7nm+EUV 制程工艺的芯片外，也是全球第一款 5G SoC 芯片，即在一颗芯片中同时封装应用处理器和基频

而在麒麟 990 5G 之前，已公布的 5G 手机采用的都是外挂 5G 基频。外挂基频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。

把基频整合至 SoC 中，不仅能够节省主机板空间，纾缓发热问题，还可以有效地降低功耗，提升续航力。

(资料来源: 中国电子网) 半导体主要产品结构比重

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、存储器、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 只整合 AP 类的逻辑系统，而 SiP 则是整合 AP+mobileDDR。某种程度上说 SIP=SoC+DDR。随着将来集成度越来越高，eMMC 也很有可能会整合至 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，因此能整合多类芯片的 SiP 封装，其发展越来越被业界重视。（来源：钜亨网）