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發(fā)展我國SoP的思考和建議
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http://www.mamogu.com 發(fā)稿日期:2009-6-24
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2009-2012年中國船舶電子行業(yè)投資策略分析及競爭 我國已進入國際造船大國行列，但國內船舶配套產業(yè)卻非常弱小，企業(yè)普遍從德國等發(fā)達國家進口船舶配2009-2012年中國車床行業(yè)投資分析及深度研究咨詢 工業(yè)現(xiàn)代化所需的各類裝備和設施，離不開高檔數控車床與基礎制造裝備�！秶抑虚L期科學和技術發(fā)展2009-2013年中國空氣壓縮機市場調查與發(fā)展前景預 《2009－2013年中國空氣壓縮機市場調查與發(fā)展前景預測報告》首先介紹了空氣壓縮機行業(yè)及其2009-2013年中國活塞環(huán)市場調查與發(fā)展前景預測報 本報告詳盡描述了活塞環(huán)行業(yè)運行的環(huán)境，重點研究并預測了其下游行業(yè)發(fā)展以及對活塞環(huán)需求變化的長現(xiàn)在，國際上混合集成電路正在步入將系統(tǒng)級芯片、微傳感器、微執(zhí)行器和外圍薄膜無源元件集成在一起，集微電子技術、光電子技術、MEMS（微電機系統(tǒng)）技術和納米技術于一體的系統(tǒng)封裝(SoP)階段。
電子產品的發(fā)展大趨勢是高集成、高性能和高可靠性，而隨著技術的提高將產品的“輕、薄、短，小”不斷推向新的水平。有源器件經歷了由電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路階段，現(xiàn)在實現(xiàn)了系統(tǒng)級芯片(SoC)，驗證了摩爾定律“每18個月集成電路芯片上的晶體管數目增加1倍”的預言。無源元件也正在實現(xiàn)從有引線插裝元件的形式向無引線表面貼裝的小型化形式發(fā)展。
系統(tǒng)封裝實現(xiàn)真正小型化
混合集成電路是一種小型化、高性能和高可靠的互連封裝手段。我們國內將其稱為二次集成，意指在半導體單片集成電路的基礎上，實現(xiàn)包括外圍無源元件在內的混合集成�；旌霞呻娐肥请S著半導體和集成電路的發(fā)展而發(fā)展起來的。它經歷了和半導體類似的發(fā)展歷程。隨著半導體集成電路規(guī)模的擴大，混合集成電路經歷集成了中小規(guī)模IC（集成電路）的混合電路、集成了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的多芯片組件(MCM)、集成了系統(tǒng)級芯片實現(xiàn)3D堆疊組裝的封裝內系統(tǒng)(SIP)等階段。現(xiàn)在，國際上混合集成電路正在步入將系統(tǒng)級芯片、微傳感器、微執(zhí)行器和外圍薄膜無源元件集成在一起，集微電子技術、光電子技術、MEMS（微機電系統(tǒng)）技術和納米技術于一體的系統(tǒng)封裝(SoP)階段。
在許多情況下，遵循摩爾定律發(fā)展的IC僅占一個系統(tǒng)的10%，其余90%是組裝在一兩個印制電路板上的諸如電阻、電容、電感、天線、濾波器和開關這類分立無源元件，它們仍舊留在那里。要實現(xiàn)真正的小型化需要再前進一步，即用系統(tǒng)封裝（SoP）來實現(xiàn)真正意義上的小型化。SoP超越了摩爾定律，它將IC與微米量級的薄膜型分立元件結合，將各種元器件內埋在一種非常小的新型封裝里，以至于使手持系統(tǒng)成為具有從多功能到兆功能的設備。SoP不僅被開發(fā)用于無線通信、計算和娛樂裝置，配上傳感器，它還可以用來檢測各種物質(有毒的和無毒的)，包括周圍環(huán)境中、食物里以及人體內的化學物質。該技術解決了系統(tǒng)中90%沒有被集成化部分的體積問題(即所謂的90%問題)。
SoP技術代表了一種截然不同的系統(tǒng)構建方法。它縮小了笨拙的印制電路板體積并節(jié)省了許多元件，使它們幾乎消失。實際上，SoP建立了系統(tǒng)集成的新定律。有人將其稱為電子學第二定律。這個新定律是：隨著元件尺寸縮小和印制電路板的消失，在一個SoP里元件密度每年大約增加1倍，而封裝內系統(tǒng)功能的數量將以同樣的比例增加。這樣，SoP技術在系統(tǒng)小型化方面將比僅僅處理IC芯片上晶體管數目的摩爾定律產生更大的作用和影響。
自從1993年美國佐治亞理工學院提出SoP的概念后，他們與美國、日本、韓國和歐洲的100多家電子公司在這方面開展合作，包括AMD、Asahi、愛立信、Ford、日立、IBM，英特爾、Matsushita、摩托羅拉、NEC、諾基亞、三星、索尼和TI等公司。此外，70多位研究人員作為訪問工程師來到他們的封裝研究中心研究SoP及其應用。
迄今為止，至少有50家公司參與了SoP技術研究，將其應用到汽車、計算機、消費電子、軍事電子和無線通信領域。該研究中心還為許多公司建造許多試驗樣機，將模擬、數字、射頻、光學和傳感元件做進單一封裝，形成不同的組合。
我國應盡快開展SoP研究
我國的混合集成電路行業(yè)從20世紀60年代中期起步，經過40多年的發(fā)展，從無到有，從小到大，至今，已具備了一定的研究、開發(fā)和生產能力，產品已經在航空、航天、艦船、兵器、通信、雷達、電子對抗及電力電子、汽車電子、醫(yī)療電子和其他消費類電子產品中得到廣泛應用。
但是在技術水平上，國內的混合集成電路基本還處在對中小規(guī)模集成電路進行二次集成的混合集成電路發(fā)展的初中級階段。從上世紀90年代開始，在國家科研項目的支持下，一些研究所和工廠開展了多芯片組件的研究，取得了初步的成果，在一些重點工程項目中獲得了初步應用。但是技術水平上和國外先進水平還有一定的差距。迄今為止，對于混合集成電路的最新發(fā)展階段SIP和SoP產品，國內混合集成電路行業(yè)尚沒有對其進行系統(tǒng)地規(guī)劃和研究。
但是，作為SoP基礎技術的微電子技術、MEMS技術、納米電子技術、材料技術，在其他項目的規(guī)劃下國內已經有一些單位開展研究，并取得了一定的成果。微系統(tǒng)技術在國內一些從事微系統(tǒng)研究的研究所已經開始進行研究，但是和混合集成電路行業(yè)沒有太多聯(lián)系。這對于集中國內的資源，盡快推動微系統(tǒng)封裝行業(yè)的發(fā)展，趕超世界先進水平是不利的。
對于混合集成電路行業(yè)自身來說，我們的優(yōu)勢在于集合現(xiàn)有的不同技術優(yōu)勢于一體，進行混合集成，實現(xiàn)最優(yōu)的性能和可靠性。如果缺乏前瞻性，看不到在微系統(tǒng)封裝方面我們混合集成電路行業(yè)的責任和采取行動的急迫性，將來必然又要落后于國際先進水平。因此，行業(yè)中相關企業(yè)和研究所應即刻開始展開在SoP領域的研發(fā)和探索。
專家觀點
發(fā)展我國SoP思考和建議
混合集成電路技術本質上是一種高集成度、高性能和高可靠的互連封裝技術。它在電子產品微小型化的進程中扮演著極為重要的角色。半導體單片集成電路的集成度沿著摩爾定律指出的路線圖迅速進步。但是，摩爾定律只是對單片集成電路晶體管密度作出預言，雖然非常重要，但用佐治亞理工學院Tummala教授的話說，它只解決了系統(tǒng)中10%的問題。占系統(tǒng)體積90%的大型無源元件和電路板的小型化要靠混合集成技術解決，這就是我們今天所說的SoP技術。
隨著技術的進步，必然的結果是系統(tǒng)與元器件的融合，各種技術的融合。要實現(xiàn)系統(tǒng)集成的SoP封裝，推動電子產品的不斷小型化，使系統(tǒng)封裝領域的“超摩爾定律”成為現(xiàn)實，光靠一個單位的實力是不夠的。需要國家綜合實力的支撐，需要各個行業(yè)協(xié)同作戰(zhàn)。
為了推動SoP技術在我國的推廣應用，建議如下：
1.由國家對系統(tǒng)封裝行業(yè)作出規(guī)劃，設立重大專項，給予足夠的資金支持，協(xié)調國內混合集成電路研制單位、整機單位、微系統(tǒng)研制單位和材料研究單位組成協(xié)作攻關隊伍。
2.國內混合集成電路行業(yè)的廠所把微系統(tǒng)封裝的實現(xiàn)作為自己的戰(zhàn)略目標之一，對科研、人才和設備作出規(guī)劃，主動與系統(tǒng)單位、MEMS和納米技術研制單位協(xié)作，組成產學研結合的攻關隊伍。力爭有所突破，成為微系統(tǒng)封裝的主力軍。
3.中電元協(xié)和中國電子學會定期組織混合集成電路研制單位、微系統(tǒng)研制單位、MEMS和納米技術研制單位的技術交流，打破行業(yè)壁壘，促進行業(yè)融合和合作。
4.加速國內半導體行業(yè)、材料行業(yè)和設備行業(yè)的發(fā)展�；旌霞呻娐芳夹g是二次集成的手段，是建立在半導體集成技術、材料技術基礎上的，依賴于設備進行生產和試驗，只有國內的半導體集成電路行業(yè)、材料行業(yè)和設備行業(yè)獲得了長足的進步，混合集成電路行業(yè)才可能立足于國內雄厚的工業(yè)基礎，獲得更大更快的發(fā)展。 - ■ 與【發(fā)展我國SoP的思考和建議】相關新聞
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