SiP封裝行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)及需求增長(zhǎng)因素分析

SiP封裝行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)及需求增長(zhǎng)因素分析

一、SiP封裝發(fā)展技術(shù)優(yōu)勢(shì)

SiP封裝是將多種功能芯片,包括處理器、存儲(chǔ)器等功能芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)完整的功能.與SoC（SystemOnChip,系統(tǒng)級(jí)芯片）相對(duì)應(yīng).不同的是系統(tǒng)級(jí)封裝是采用不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式,而SoC則是高度集成的芯片產(chǎn)品.

隨著終端電子產(chǎn)品往多功能化、智能化和小型化方向發(fā)展,SiP和SoC成為終端電子產(chǎn)品持續(xù)提升性能的兩個(gè)重要方向.SoC是將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上,而SiP是從封裝的立場(chǎng)出發(fā),將多個(gè)具有不同功能的有源電子元件與可選無(wú)源器件,以及諸如MEMS或者光學(xué)器件等其他器件組裝到一起,實(shí)現(xiàn)一定功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝模組.不管是摩爾定律推動(dòng)的SoC,還是先進(jìn)封裝推動(dòng)的SiP,結(jié)果都是系統(tǒng)的復(fù)雜性增加.

在產(chǎn)品小型化、微型化和多功能設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)下,SoC和SiP兩者交互融合發(fā)展.但是當(dāng)半導(dǎo)體制程進(jìn)入納米制程后,SoC面臨如制程微縮的技術(shù)瓶頸及成本越來(lái)越高、SoC芯片開(kāi)發(fā)的成本與時(shí)間快速攀升、異質(zhì)整合困難度快速提高、產(chǎn)品生命周期變短等問(wèn)題,使SiP技術(shù)獲得發(fā)展機(jī)會(huì).SiP的系統(tǒng)復(fù)雜程度和上市時(shí)間/成本之間是線性關(guān)系,而SoC的上市時(shí)間/成本隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的上升.所以在復(fù)雜系統(tǒng)中,SiP具有上市時(shí)間快、成本低等優(yōu)勢(shì).SiP和SoC的成本/上市時(shí)間和系統(tǒng)復(fù)雜度關(guān)系

SiP封裝產(chǎn)業(yè)鏈參與者向上下游延伸是趨勢(shì).傳統(tǒng)SiP封裝產(chǎn)業(yè)鏈上,IC封測(cè)的代表公司有長(zhǎng)電科技、日月光,主要提供功能級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)封測(cè)產(chǎn)品；系統(tǒng)級(jí)封裝的代表公司是環(huán)旭電子,主要做模組級(jí)別的系統(tǒng)封裝；兩者屬于上下游關(guān)系,涉及到的制程和設(shè)備有所區(qū)別.而EMS/OEM組裝的代表公司有立訊精密、歌爾股份等.各個(gè)環(huán)節(jié)參與者更多是各司其職、互相合作.而隨著電子加工技術(shù)發(fā)展和品牌廠商縮短供應(yīng)鏈條長(zhǎng)度、加強(qiáng)供應(yīng)商管理的需求增強(qiáng),每個(gè)環(huán)節(jié)參與者以自身技術(shù)為基礎(chǔ),向上下游延伸成為了產(chǎn)業(yè)趨勢(shì).以封測(cè)廠為例,星科金朋具備IC封測(cè)和系統(tǒng)級(jí)封裝能力；而環(huán)旭電子以SiP封裝為基礎(chǔ),日月光的IC封測(cè)跟公司在模組的系統(tǒng)封裝上實(shí)現(xiàn)協(xié)同,同時(shí)通過(guò)收購(gòu)加快往下游延伸,提升EMS業(yè)務(wù)占比;而下游組裝廠商如立訊精密,以自身SMT技術(shù)為基礎(chǔ),積極布局SiP封裝,試圖切入系統(tǒng)級(jí)封裝環(huán)節(jié).SiP封裝產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D

2018年全球前十封測(cè)廠營(yíng)收

SiP封裝具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：（1）封裝效率大大提高,SIP封裝技術(shù)在同一封裝體內(nèi)加多個(gè)芯片,大大減少了封裝體積.（2）SIP封裝實(shí)現(xiàn)了以不同的工藝、材料制作的芯片封裝可形成一個(gè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)嵌入集成無(wú)源元件的組合.（3）SIP封裝技術(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.（4）SIP封裝采用一個(gè)封裝體實(shí)現(xiàn)了一個(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其他IC芯片直接內(nèi)連技術(shù).（5）SIP封裝可提供低功耗和低噪音的系統(tǒng)級(jí)連接,在較高的頻率下工作可獲得幾乎與SOC相等的匯流排寬度.

二、需求增長(zhǎng)因素

SiP封裝天然適合產(chǎn)品周期較短、產(chǎn)品更新快、產(chǎn)品復(fù)雜程度高的場(chǎng)景,可以廣泛運(yùn)用于手機(jī)、TWS耳機(jī)、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域.

1.SiP受益于智能手表功能多樣化,看好可穿戴設(shè)備構(gòu)建的分立式計(jì)算生態(tài)

小型化和高度集成化是智能手表的剛需.智能手表從手機(jī)的附屬設(shè)備,發(fā)展到現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)獨(dú)立聯(lián)網(wǎng)；從時(shí)間顯示、通知顯示、定位等簡(jiǎn)單功能到健康監(jiān)控、身份驗(yàn)證、支付、通話等復(fù)雜功能,智能手表逐漸由單一簡(jiǎn)單功能向復(fù)雜多功能轉(zhuǎn)變,相應(yīng)需要更加強(qiáng)大的處理器、更大的內(nèi)存空間、更多的傳感器、更高的電池容量等硬件支持.但是相比智能手機(jī),智能手表的體積和內(nèi)部空間相對(duì)固定和更加有限.同時(shí),由于更高性能的處理器和更多的傳感器帶來(lái)更高的能耗,所以電池容量持續(xù)增長(zhǎng),手表內(nèi)部空間更加有限.為了在微小空間里容納更多的硬件,使得智能手表對(duì)零組件的小型化、高度集成化的要求相對(duì)更高.

智能手表正在從小眾市場(chǎng)走向大眾.由于體積和重量的限制,智能手表天然存在續(xù)航時(shí)間短、功能相對(duì)單一、信息輸入不便和使用場(chǎng)景缺乏等痛點(diǎn).但是隨著快充和無(wú)線充電的普及、更多傳感器的應(yīng)用、語(yǔ)音等輸入和控制方式準(zhǔn)確度的提高,同時(shí)智能手表加入了更多身份識(shí)別、健康監(jiān)測(cè)相關(guān)功能,正逐漸擺脫小眾的市場(chǎng)定位,走向大眾市場(chǎng).2019年智能手表全球出貨量有望達(dá)到6300萬(wàn)只,相比2018年增長(zhǎng)43%；預(yù)計(jì)到2022年智能手表出貨量有望達(dá)到1.1億只,2019-2022年出貨量復(fù)合增速為20%全球智能手表出貨量及預(yù)測(cè)

AppleWatch在高集成度封裝技術(shù)的應(yīng)用上領(lǐng)先于競(jìng)品.自2015年的第一代AppleWatch發(fā)布以來(lái),每一款都采用SiP封裝（SysteminPackage,系統(tǒng)級(jí)封裝）,集成從應(yīng)用處理器（AP）到電源管理芯片（PMIC）等零組件.2019年AppleWatch出貨量為2400萬(wàn)-2800萬(wàn)只,隨著健康相關(guān)功能進(jìn)一步完善、生物識(shí)別功能有望加入,AppleWatch出貨量有望維持較快的增長(zhǎng)速度,2020年銷(xiāo)量有望達(dá)到3000萬(wàn)-3600萬(wàn)只.同時(shí)隨著SiP封裝集成的元件數(shù)量增長(zhǎng),集成的復(fù)雜度提高,SiP封裝的單價(jià)也將持續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2019-2021年ASP復(fù)合增速為7%.全球智能手表主要廠商出貨量、增速及市占率（百萬(wàn)只,%）

2.高性能TWS提升SiP封裝需求

TWS耳機(jī)具有空間小、零組件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),是SiP封裝天然的應(yīng)用場(chǎng)景.TWS耳機(jī)與普通藍(lán)牙耳機(jī)對(duì)比,在便攜度、高清音質(zhì)、體積、智能化水平、防水性能等方面優(yōu)勢(shì)明顯,但在元器件數(shù)量和復(fù)雜度上也大幅提升.

AirPodsPro率先在TWS上應(yīng)用SiP封裝技術(shù).2019年10月,蘋(píng)果推出新款耳機(jī)AirPodsPro,相比前代耳機(jī),Pro版本具有降噪功能,并且支持IPX4級(jí)別的防水.首次搭載采用SiP封裝的新H1芯片,擁有多達(dá)10個(gè)音頻核心,內(nèi)部集成SoC、音頻編碼器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器,承擔(dān)了降噪和音頻計(jì)算功能,實(shí)現(xiàn)了每秒200次的外部環(huán)境和耳道的噪音檢測(cè)；跟加速傳感器、功率放大器、藍(lán)牙控制芯片、語(yǔ)音加速感應(yīng)器等封裝在SiP模塊內(nèi).通過(guò)SiP封裝工藝,AirPodsPro大幅縮小了核心系統(tǒng)的體積,降低了功耗,同時(shí)可以減少芯片和模組的外露,提高機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性；相比SoC封裝,SiP的驗(yàn)證也相對(duì)簡(jiǎn)單,因?yàn)槊總€(gè)芯片和模組是獨(dú)立驗(yàn)證的,只需要檢查它們之間的連接即可,大大降低了工業(yè)量產(chǎn)成本.未來(lái)隨著普通版本中集成更多零組件,2018年Airpods出貨量升至3500萬(wàn)對(duì),2019年將實(shí)現(xiàn)出貨量7000萬(wàn)對(duì),2020年出貨量達(dá)到1億對(duì).SiP封裝在Airpods中的滲透率有望持續(xù)提升,預(yù)計(jì)將由2019年的10%提升至2021年的40%.Airpods銷(xiāo)量及預(yù)測(cè)（百萬(wàn)對(duì)）

3.射頻市場(chǎng)變局,SiP封裝迎新機(jī)遇

5G技術(shù)商用帶來(lái)的SiP封裝需求增量.首先由于單機(jī)射頻價(jià)值提升,射頻前端整體市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng).而射頻前端模組化,5G毫米波天線、射頻集成化是大勢(shì)所趨,由于射頻元件大多使用GaAs為基底材料,而5G天線多使用LCP(LiquidCrystalPolymer)為材料等,而SiP封裝能很好地滿足異質(zhì)整合的需求.預(yù)計(jì)SiP封裝在射頻市場(chǎng)的采用率將迅速提高.

5G毫米波推動(dòng)對(duì)AiP解決方案的需求.毫米波工作頻段高,波長(zhǎng)短,所以要求天線具有更小的體積；而高頻高損耗的特性要求在5G手機(jī)中引入更多數(shù)量的天線,導(dǎo)致AiP（AntennainPackage,天線封裝）技術(shù),將天線與芯片集成在封裝里,成為理想的解決方案,很好地兼顧了天線性能、成本以及體積.

2025年,AiP的SiP封裝需求有望超過(guò)400億元人民幣.2025年全球5G手機(jī)出貨量有望達(dá)到12億只,假設(shè)其中大陸地區(qū)5G手機(jī)中支持毫米波機(jī)型比例為50%,海外地區(qū)5G手機(jī)中支持毫米波占比達(dá)到75%；假設(shè)2025年支持5G毫米波手機(jī)中,AiP方案的滲透率為65%,則到2025年,預(yù)計(jì)采用AiP方案的手機(jī)出貨量將達(dá)到5.3億只,AiP的SiP封裝需求市場(chǎng)規(guī)模約為440億元.全球AiP的SiP封裝需求測(cè)算

4.UWB商用化是SiP封裝新的增長(zhǎng)點(diǎn)

UWB（UltraWideBand,超寬帶技術(shù)）是一種短距離的無(wú)線通信技術(shù),可以應(yīng)用于室內(nèi)定位.它通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或微秒級(jí)以下的極窄能量脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊.由于脈沖時(shí)間寬度極短,因此可以實(shí)現(xiàn)頻譜上的超寬帶.相比WIFI和