消費(fèi)電子產(chǎn)品對(duì)于輕薄短小的造型與多元化功能的追求是永無(wú)止境的，這也連帶著促使了“制程微縮”和“系統(tǒng)整合”成為了半導(dǎo)體發(fā)展的兩大趨勢(shì)，幾十年來(lái)，強(qiáng)調(diào)制程微縮為主的晶圓制造業(yè)一直遵循著“摩爾定律”快速發(fā)展，但是，隨著物理極限的逼近，摩爾定律的魔力正在逐漸的失效，因而，將不同功能的異質(zhì)晶粒進(jìn)行系統(tǒng)的整合，以便對(duì)電子產(chǎn)品的尺寸與性能進(jìn)行優(yōu)化的做法必將會(huì)越來(lái)越受到重視。在此發(fā)展方向的引導(dǎo)下，物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi行業(yè)形成了相關(guān)的三大新主流：系統(tǒng)單芯片SoC、傳統(tǒng)PCBA模塊與系統(tǒng)化封裝SIP，但是，在新興的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，SoC、PCBA模塊和SIP這三大技術(shù)流派到底誰(shuí)才能成為主宰呢?

傳統(tǒng)的PCBA模塊因?yàn)榧夹g(shù)成熟，門(mén)檻比較低，早些年在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很流行，但是，近幾年，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)消費(fèi)終端市場(chǎng)的興起，PCBA模塊的尺寸過(guò)大問(wèn)題越來(lái)越突出，在產(chǎn)品低功耗、小尺寸的趨勢(shì)下PCBA模塊的前景會(huì)越來(lái)越尷尬。

Wi-Fi SOC會(huì)是救世主嗎?

SoC(System on Chip)即片上系統(tǒng)，顧名思義，就是將所有電子元器件集成到一個(gè)芯片上，以組成一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，這聽(tīng)起來(lái)是一件令人興奮的事情，因?yàn)?，要是能夠?qū)⒁粋€(gè)電子產(chǎn)品所有的電子元器件集成到小小的一塊芯片上，這對(duì)于整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)標(biāo)志性的進(jìn)步。

想必，SoC的優(yōu)點(diǎn)足以讓眾多的從業(yè)者興奮不已，事實(shí)上，英特爾、高通、三星等芯片巨頭都有種類(lèi)繁多的SoC產(chǎn)品，更不用說(shuō)國(guó)內(nèi)眾多的方案集成商早已把SoC當(dāng)成未來(lái)的救世主，準(zhǔn)備在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大展宏圖。

但是，SoC真的有這么神奇么?它能夠如“云南白藥”一樣包治百病么?事實(shí)上，SoC的應(yīng)用現(xiàn)狀可以驗(yàn)證西方的那句諺語(yǔ)“The more hopes,the more disappointed would be”，時(shí)至今日，SoC產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到人們的期望值。

站在用戶的角度，SOC使用面臨如下問(wèn)題:

1.Wi-Fi 的RF性能參數(shù)校準(zhǔn)

由于無(wú)線指標(biāo)對(duì)于外圍環(huán)境參數(shù)的變化而非常敏感，比如PCB板材材質(zhì)，厚度都會(huì)引起阻抗變化，這樣就會(huì)導(dǎo)致每個(gè)客戶都要對(duì)SOC的功率、誤碼率等各種指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試、調(diào)試，這也是目前模組公司的核心價(jià)值之一。通常物聯(lián)網(wǎng)分布在各個(gè)行業(yè)，這些校準(zhǔn)需要專(zhuān)門(mén)的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行操作，并不適用于大多數(shù)行業(yè)

2.集成度不高

通常來(lái)說(shuō)，SOC通常很難集成Flash，晶體、濾波器這些元器件，用戶還需要把這些對(duì)參數(shù)非常敏感和專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的元器件集成到PCB上，提高了使用門(mén)檻

3.軟件服務(wù)

PCBA模塊和SIP都集成了大量軟件和各種云端服務(wù)

SIP 現(xiàn)身江湖

系統(tǒng)化封裝SIP(System in a Package)就是將多種不同功能的電子元件，包括處理器、存儲(chǔ)器等集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一套完整的功能。

簡(jiǎn)而言之，SIP就是一個(gè)外形長(zhǎng)得和SOC一模一樣的PCBA模塊，既有傳統(tǒng)Wi-Fi模塊的功能和易用性，價(jià)格也比傳統(tǒng)模塊便宜，體積又比SOC小，是結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)業(yè)鏈上是SOC的下游段。

SIP封裝技術(shù)采取了多種裸芯片或模塊進(jìn)行排列組裝，若就排列方式進(jìn)行區(qū)分可大體分為平面式2D封裝和3D封裝的結(jié)構(gòu)。此外，SIP還可以采用多功能性基板整合組件的方式——將不同組件內(nèi)藏于多功能基板中，達(dá)到功能整合的目的。不同的芯片排列方式，與不同的內(nèi)部接合技術(shù)搭配，使SIP的封裝形態(tài)產(chǎn)生多樣化的組合，并可依照客戶或產(chǎn)品的需求加以客制化或彈性生產(chǎn)。

SIP的優(yōu)勢(shì)

作為一種新型的封裝技術(shù)，SIP的出現(xiàn)或許在技術(shù)上沒(méi)有那么的令人興奮，但是其在異質(zhì)部分的整合，成本控制、研發(fā)周期以及綜合性能方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

1.體積超小，集成應(yīng)用軟件

一般情況下，Wi-Fi 的SoC只集成ARM M3和無(wú)線收發(fā)器之類(lèi)的基本架構(gòu)系統(tǒng)，而SiP集成了SOC的die+Flash+晶體+感容器件+軟件，對(duì)于用戶的使用要求非常低，同時(shí)SIP采用特殊材料工藝和全自動(dòng)化生產(chǎn)線，有效的控制了成本。

以筆者所熟悉的上海漢楓電子科技有限公司為例，該公司最近研發(fā)了一款新產(chǎn)品“HF-SIP120”，這款產(chǎn)品是基于目前SDK開(kāi)發(fā)的SIP，真正做到零外圍，就連3.3V電源濾波的電容都集成在內(nèi)，采用128K/256K RAM，2M Flash，無(wú)縫兼容漢楓已有產(chǎn)品的軟件和SDK，并且，漢楓電子借助百度網(wǎng)絡(luò)是其股東的優(yōu)勢(shì)，下一步計(jì)劃是在SIP里面集成智能語(yǔ)音識(shí)別功能和音頻等更為豐富的功能，以滿足各個(gè)領(lǐng)域的要求。

2.更低的成本

SIP封裝技術(shù)在節(jié)省成本方面效果也十分的明顯，與傳統(tǒng)模塊相比，由于SIP的制造和測(cè)試都是自動(dòng)化，而傳統(tǒng)模塊的生產(chǎn)和測(cè)試都涉及大量流水線工人檢測(cè)和制造，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升和生產(chǎn)效率不高。SIP則提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)良率，從而制造和測(cè)試成本進(jìn)一步下降，同樣功能的模塊和SIP，成本可以下降10%～15%，生產(chǎn)效率則數(shù)倍于傳統(tǒng)模塊。

3.更短的研發(fā)周期

SIP因?yàn)榧闪吮姸嗟能浖δ苣K，基本可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)電子產(chǎn)品的整體正常運(yùn)行的功能，這對(duì)于眾多的消費(fèi)產(chǎn)品有著重要的意義。我們知道，目前市面上流行的電子消費(fèi)品是典型的“Time to Market”產(chǎn)品，這對(duì)于研發(fā)周期提出了很高的要求，因此，SIP技術(shù)的出現(xiàn)，足以取代傳統(tǒng)單一的模塊，成為眾多智能消費(fèi)產(chǎn)品的選擇。

上海漢楓電子科技有限公司創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)謝森先生向筆者透露，該公司的SIP產(chǎn)品不僅在易用性方便做的是十分的出色，并且還可以支持阿里云、京東云、云智易、機(jī)智云等主流云平臺(tái)，兼容目前軟件和SDK，進(jìn)一步降低軟硬件的使用門(mén)檻，可以幫助用戶極大的縮短了研發(fā)周期。

SIP——物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的明智之選

可以看到，與在印刷電路板上進(jìn)行系統(tǒng)集成相比，SIP能最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)性能、避免重復(fù)封裝、縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、提高集成度。相對(duì)于SoC和傳統(tǒng)PCBA模塊，SIP還具有靈活度高、集成度高、設(shè)計(jì)周期短、開(kāi)發(fā)成本低、容易進(jìn)入等特點(diǎn)。

SIP封裝技術(shù)的眾多優(yōu)勢(shì)使其不僅可以廣泛的應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，而且在包括智能手機(jī)、及智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等物聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)領(lǐng)域也有非常廣闊的市場(chǎng)。

目前智能硬件廠商在設(shè)計(jì)智能可穿戴設(shè)備時(shí)，主要面臨的挑戰(zhàn)是如何將眾多的需求功能全部放入極小的空間內(nèi)。以智能眼鏡為例，在硬體設(shè)計(jì)部分就須要考量無(wú)線通訊、應(yīng)用處理器、儲(chǔ)存記憶體、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應(yīng)器、麥克風(fēng)等主要元件特性及整合方式，也須評(píng)估在元件整合于系統(tǒng)板后的相容性及整體的運(yùn)作效能。而運(yùn)用SIP系統(tǒng)微型化設(shè)計(jì)，能以多元件整合方式，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并滿足設(shè)備微型化。在不改變外觀條件下，又能增加產(chǎn)品的可攜性和無(wú)線化以及即時(shí)性的優(yōu)勢(shì)。

事實(shí)上，蘋(píng)果一直是Wi-Fi SIP技術(shù)的忠實(shí)粉絲，蘋(píng)果手機(jī)從1代到第6代，Wi-Fi全部都是使用村田公司SIP，而在Apple Watch以及最新的iphone7已全面采用SIP封裝技術(shù)，巨頭的推動(dòng)將會(huì)使SIP技術(shù)的普及發(fā)展更為順利，SIP也正在成為后摩爾定律時(shí)代行業(yè)發(fā)展的新助力。