〈分析〉一文看懂什麼是SiP及發展潛力

自從蘋果在 2015 年推出的 Apple Watch 採用 SiP 封裝後，SiP 技術漸漸成為消費性電子的新寵兒。而隨著 5G 手機的推出，各手機品牌廠增加對 SiP 的需求外，再加上蘋果 AirPods Pro 繼 Apple watch 後，也採用 SiP 技術，一時間 SiP 封裝成為話題性最高的半導體技術指標之一。

SiP 是 System in Package，為系統級封裝的簡稱，而這是基於 SoC 所發展出來的封裝技術。SoC 則是指 System on Chip，稱之為系統單晶片。

SoC 與 SiP 極為相似，兩者都包含邏輯元件、記憶體晶片，甚至包含被動元件的系統，整合成一個電子零組件。

但兩者的差異在於 SoC 是從設計的角度出發 (半導體產業前段)，是將系統所需的元件，如 CPU、北橋晶片、記憶體等整合成一個晶片，過去則是分成三個晶片。

而 SiP 則是從封裝的角度出發 (半導體產業後段)，對不同晶片進行排列或堆疊的方式加以封裝成一個電子元件，或是把 MEMS、光學零組件等零件優先組裝在一起，成為特定功能的產品。

SiP 需求提升的主要原因在於，現在消費電子要整合的功能越來越多，如手機要同時具備照相、感測高度與距離、通話、行動支付、衛星定位、各式解鎖功能等等應用，而手機內部空間又受限，再加上電池容量不斷加大，因此催生出「整合」的概念。

SiP 較 SoC 的優勢就是成本，當然手機旗艦機種因單價高，再加上手機廠為展示自身技術實力 (可當廣告效果)，大多採用 SoC 方式來節省手機內部空間。但在競爭激烈的中階手機市場，手機製造成本的考量更為重要，因此要兼顧手機應用的多樣性，又要與其它廠商比價，所以 SiP 封裝帶來的性價比更高。

5G 顯著提升手機對 SiP 的需求

根據 CCS Insight 預測，2019 年，5G 手機出貨量能達到 1000 萬支，只占整體手機出貨量的 0.6%，而 2020 年將出現爆發性成長達到 2.3 億支，並將在 2023 年成長至逾 9 億支，占手機出貨量一半。

由於過去通訊發展的因素，3GHz 以下可用於大眾行動通信的低頻段已基本被前幾代通信技術瓜分，且頻段分散，無法提供 5G 所需的連續大頻寬，因此 5G 必然朝向更高的工作頻段延伸。

而 5G 的頻段分為 Sub-6 和毫米波兩個部分，同時又要相容 2G～4G 無線通訊技術，這反映 5G 手機需要整合更多射頻元件。手機射頻前端包含的元件數量越來越多，對性能要求也越來越高，使得結構複雜度大幅提升。

此外，根據 Qorvo 預測，5G 手機射頻半導體用量將達到 25 美元，比 4G 手機幾乎翻倍增長，其中接收 / 發射機濾波器從 30 個一口氣增加至 75 個，包括功率放大器、射頻開關、頻段等都至少翻倍以上的數量增長。而零組件數量的大幅增加也將明顯提升結構複雜度，並提高封裝水準的要求。

5G 頻段的 Sub-6 部分，其訊號性能與 LTE 訊號較為相似，因此射頻元件的差異主要在於數量的增加，但毫米波部分則為射頻元件的結構帶來革命性變化。

由於現在只有韓國、北美等少數地區支援毫米波頻段，同時三星、華為、小米、Oppo、Vivo 等已公布的 5G 手機中，只有三星 Galaxy S10 支援 5G 毫米波訊號。未來隨著更多地區開始支援毫米波頻段，毫米波將成為 5G 手機的標準配置。

而在 5G 手機導入的功能越來越多，SiP 技術的應用將至關重要。首先就是 5G 需要相容 LTE 等通信技術，將需要更多的射頻前端 SiP 模組；再來就是毫米波天線與射頻前端形成 AiP 天線模組；最後則是基頻、記憶體等等更多零組件整合為更大的 SiP 模組。

目前，高通已成功商業化 Qualcomm Snapdragon System-in-Package(QSiP) 模組。QSiP 將 AP、電源管理、射頻前端、WiFi 等晶片、音訊轉碼器和記憶體等 400 多個零組件放在一個模組中，大大減少 PCB 的空間需求，為電池、鏡頭等提供更大空間。

同時，QSiP 也大幅簡化手機的設計和製造流程、節省成本和開發時間，並加速手機推出時程。

蘋果大秀 SiP 於穿戴裝置內

穿戴裝置是蘋果高度重視的 IoT 產品，其中，Apple Watch 已具備心率、心電圖檢測等功能，而當紅炸子雞 AirPods Pro 在搭載主動降噪功能後，需要整合更多零組件，使得蘋果兩大穿戴裝置陸續導入 SiP 技術。

Apple Watch 功能複雜，在很小的空間內整合約 900 個電子零件，因此 2015 年第一代產品就開始採用 SiP 技術。

Apple Watch SiP 模組整合的元件包含 CPU、記憶體、音訊、觸控、電源管理、WiFi、NFC 等 30 餘個獨立功能零件，20 多個晶片，800 多個元件，且厚度只有 1mm。

至於 AirPods，因為之前兩代的版本功能相對簡單，所以早期沒有採用 SiP 技術。不過在今年 10 月底公布的 AirPods Pro 搭載主動降噪功能，需要整合更多電子元件，因此順勢導入 SiP 技術。

目前，全球 SiP 技術領先的廠商包括村田、Amkor、日月光等，中國廠方面則有環旭電子 (日月光集團)、長電科技。

環旭電子的 SiP 產品線主要是應用於手機和穿戴裝置，其在天線設計、天線場型及效能模擬和測量方面能力突出。
 
長電科技旗下子公司星科金鵬則已打進國際手機大廠供應鏈中，為其提供 SiP 模組服務。