导航: 在半导体工业的大部分历史中，芯片制造周期中的前端制造（FE）即在晶片上制造集成电路与封装测试的后端制造（BE）之间存在明显的不同。功率、速度和成本特性是支撑大多数电子工业增长的基础，而长期以来，这三个特性的连续改进主要归功于根据摩尔定律芯片几何尺寸日益缩小的发展规律，这种现象不妨称作晶片级集成。作为后端制造过程中一部分，封装技术在很大程度上只起到幕后的作用。然而，最近的发展趋势表明，封装技术在推动半导体工业实现新的系统性价比水平的过程中所发挥的作用越来越突出，新兴的封装级集成（PLI）和系统级封装(SiP)技术就是最新发展趋势的两个最重要的代表。
二十多年来，系统芯片技术的发展和推广应用是半导体工业取得的最重大的成就之一，它为培育并扩大今天的应用融合的市场提供了可能。摩尔定律处于这场技术革命的中心，根据摩尔定律，在给定芯片面积上集成的晶体管数量大约每十八个月会增加一倍。从系统功能讲，如嵌入式存储器，芯片上晶体管数量的成倍增长意味着存储器的密度自1999年至今已增加了一个量级
多元化产品的半导体供应商如意法半导体拥有ASIC（专用集成电路）、ASSP（专用标准产品）、存储器、微控制器、传感器和分立器件等各种产品，对于这类制造商，系统芯片不完全是一个目标，而是满足客户基本需求的锐利武器之一，即最具成本效益的系统解决方案。尽管系统芯片集成技术为客户带来了很多重要的优势，例如：片内线路互联提高了系统性能，量产降低了制造成本，芯片尺寸最小化等，但是，这项技术并不是在所有情况下都是最经济的解决方案。
此外，很多系统并不适合完全的系统芯片解决方案，因为这些系统含有的功能从成本或技术角度考虑集成在一起不切合实际，例如，需要电机驱动器、射频器件及滤波器或者MEMS（微机电系统）产品如3轴加速计及驱动器的系统。另一个重要问题是半导体设备供应商的新技术推出缓慢限制了摩尔定律的进步，无论客户的需求有多么强烈，他们都不能大幅度提高推出新技术的速度。
因此，通过在一个普通封装内组装二个以上裸片来提高芯片级集成度的封装级集成是今天最新的技术发展趋势之一，实际上，这种技术已经不是什么新的概念了，例如，ST多年来在计算机和电信应用中一直采用这项封装技术，直到今天，封装级集成还仅限于要求严格的性能目标强大的成本昂贵的高端应用。现在，封装级集成也把目标瞄准了由成本因素带动的大规模应用，在逻辑上，继芯片级封装大幅度降低封装尺寸后，封装级集成自然成为下一个发展阶段。
从最简单的形状上看，通过在一个单一封装内叠装多颗存储器芯片，封装级集成能够大幅度提高存储密度。ST在多片封装（MCP）技术领域居领先水平，能够在同一个封装内集成不同类型的存储器芯片，以提高存储器的可靠性，为设备制造商节省电路板空间。多片封装通常含有不同类型的存储器如SRAM、闪存或DRAM，这项技术已经在空间宝贵的产品如手机中得到广泛应用。因为芯片是直接堆叠组装在封装内，所以器件占用的印刷电路板空间与单片器件相同;因为存储芯片使用很多公用信号，如寻址和数据总线，所以封装与电路板之间的连线数量与单片器件也基本相同。
存储器是第一个利用封装级集成技术的组件，因为移动设备如能够处理多媒体内容的3G手机、先进的PDA和数码相机的设备制造商及最终用户对存储容量的需求永无止境。事实上，2004年制造的每台手机都至少含有一个叠装的存储器。在这些应用中，封装级集成技术把摩尔定律的进步速度提前了四到五年，将叠装在一个指定封装空间内的存储器的容量提高到了甚至几代CMOS技术演进都无法实现的水平。
当然，没有理由能够说明组装在同一个封装内的所有芯片都应该是同一类型芯片，这就自然而然地引出了更加让人振奋的概念：系统封装。尽管不适用于完全的单片集成技术的实际系统（包括模拟、功率、存储器、专用电路ASIC和其它组件）为数不多，但是，我们可以在一个单一封装内集成更多的芯片。对于那些必需使用不同类型的芯片技术（ASIC、MEMS、III-V 射频前端或无源器件）而传统的系统芯片行不通的系统，系统封装方法特别有吸引力，在这种情况下，系统封装技术不只是加快了摩尔定律，而且还是ITRS开发蓝图中没有的解决方案。只有超越芯片级集成才能实现系统封装。
除了本身固有的高度灵活性外，系统封装技术还具成本更低的特点。它的一次性工程成本即与制造成本无关的前期设计的那部分成本明显低于系统芯片技术，这是因为系统封装技术不需要制造大量的专用的高精度掩膜，而且，ST丰富的产品组合意味着通常情况下制造商可以使用现有的裸片（逻辑、存储器和模拟器件），从而大幅度减少了开发时间。此外，系统封装技术还允许制造商使用多种品牌的裸片，从而提高了组件供应保障和成本竞争力。
在手机制造商的开发蓝图中，不难发现系统封装技术在未来的重要性，而集成影像功能只是其中的冰山一角。未来的手机将整合更多的功能如定位（GPS、罗盘）、高度测量（通过MEMS传感器）、天气状况（温度、气压和湿度）、心率监测、污染监测（如烟尘和空气质量）、光电鼠标以及高质量的游戏，然而，即便有了这些全部功能，手机的大小、重量和功耗都应与现在的手机一样。
系统封装技术还可为高效集成无源器件提供了可能，无源器件的集成需求将继续发展，与摩尔定律无关。这种发展趋势在移动电信应用中特别明显，为了实现阻抗匹配、锁相环滤波、去耦合和直流隔离功能，手机需要电阻、电感和电容(RLC)网络。ST的三频GSM/GPRS收发器模块是高效封装级集成技术的一个典型代表，这个模块内置一个集成无源及有源器件IPAD芯片，在芯片的上方堆叠式安装一个硅锗射频BiCMOS ASIC，封装是低外廓焊球格栅矩阵BGA封装，尺寸仅为1.4 x 7 x 7mm，这个产品把一台典型手机的外围组件数量从80个减少到5个，结果，模块占板面积比以前缩小了五倍，设计被简化，射频调谐变得更加容易，无需更多的库存，产量更高，组装速度更快。
系统封装技术虽然在概念上很简单，但是需要解决许多实际问题，例如：ST的公布能够在一个只1.6mm高的焊球格栅矩阵BGA封装内组装多达八颗存储芯片，每颗晶片由“中介层”隔离。为了在如此小的封装内组装如此多的裸片，每颗裸片必须加工得很薄，实际上这些晶片只有40微米厚，大约是普通裸片的四分之一。因此，开发能够加工这些超薄晶片的制程技术是一个重大而艰巨的挑战。