后摩尔时代怎样看待数字电子技术的发展

1、随着SiP封装技术的不断发展，越来越多的元器件被埋入IC载板，原来的埋入被动元件已经司空见惯，埋入主动元件如IC等正方兴未艾，以进一步提升集成度

2、IC封装技术发展趋势（含IC载板、Fan-Out WLP、SLP和SiP）

3、后摩尔时代怎样看待数字电子技术的发展第1篇摩尔定律作为计算机发展早期提出的经济规律，在50多年的时间里对计算机产业的进步发挥了巨大的推进作用。摩尔定律的本质其实并不

后摩尔时代怎样看待数字电子技术的发展第1篇

4、广义上的封装包括两部分，一级封装IC载板和二级封装PCB（SMT），我们所说传统的BGA/CSP封装即为一级封装，即把裸芯片通过wire bonding或是flip chip的方式与IC载板进行互联然后塑封即完成了封装

5、1 USB总线微波功率计

6、从上表可以看出，SiP 载板其实就是IC载板的一种，其技术和规格和传统BGA/CSP封装相同。前面我们提到的Apple Watch S1芯片采用SiP封装，其实是一种比较特殊的IC载板，既可称作IC载板也可称作PCB主板。

7、如此，曾经一度由封装厂主导和掌控的IC封装市场逐渐被IC制造企业晶圆厂吞食。各大晶圆厂如三星和Intel也在积极布局类似于InFoWLP的高端封装技术，逐渐抢夺原有IC封装厂的市场订单。

8、目前深度摩尔一般适用于数字电路，如智能手机中的处理器（AP）和基带芯片（Base Band），均属于SoC的范畴。前面我们也提到，由于FinFET的物理极限是5nm，那么发展到5nm后如何继续呢？那就必须打破FinFET的结构和材料限制，开发和研究新的Transistor（switch）形式，如Tunneling FET（TFET）、Quantum Cellular Automata (QCA) 、SpinFET等，也即图1中所谓的Beyond CMOS。

9、1从深度摩尔角度看，Fan-Out WLP将延续封测领域的“先进制程”，晶圆厂抢食封装厂订单

10、3 SiP

11、未来电子制造技术的发展趋势及电子制造产业链整合

12、数字电子技术的不断发展成熟，使得其应用范围已经涉及到精密设备的生产制造中。雷达接收机作为军民两用的高精度电子设备，其要求要具有较强的抗干扰能力，这就要求雷达接收机要具有较宽的工作频段和高灵敏度，因此现代雷达接收机正逐渐由模拟接收机转变为数字接收机。

13、目前已有多个电子行业从业单位开发出相应的PLP产品，有PCB厂家AT&S的ECP（Embedded Components Packaging），有IC封装厂家ASE的a-EASI（advanced-Embedded Assembly Solution Integration），也有IC载板厂家Kinsus的EAS（Embedded Actives Substrate）。

14、为了更详细的了解IC封装技术及其所包含的IC载板技术，我们需要将视角由摩尔定律转向IC实际应用。纵观ICT时代，电子制造技术的主要驱动来源于两个方面：第一，以智能手机为核心的消费电子，第二，以大数据云计算为核心的高性能计算机，不同的应用对应不同的IC封装和IC载板

15、同时，对于我国的计算机产业发展，后摩尔时代的到来是一个千载难逢的转机。在传统模式下，国外有着数十年的技术优势和技术积累，虽然目前我国做出了天河系列、神威太湖之光等超算界瞩目的成果，可实际上这些通过堆叠处理器、增大功耗实现的超级计算机性价比极低。我国的基础薄弱，没有一家像样的自主芯片制造企业，与国外很多技术方面的差距难以追赶。但是摩尔定律的失效，产业发展方向的改变，将带来一次大的洗牌，我们完全有可能抓住机遇，在这个转折点实现弯道超车，通过人工智能、量子计算等新兴产业积累技术优势，引领下一次技术革命的浪潮。

16、数字与模拟电子技术之间的融合促进了新型电子器件的诞生，不断地提高性能一直是电子器件追求的目标，模拟技术与数字电子技术的融合首先提高了传统电子器件的性能，促进了新型电子器件的诞生。例如，传统电位器噪声大、使用寿命短、可靠性差，而集成了EEROM、电子开关和线性电阻技术数字电位器因改变了传统电位器的机械结构，从而根除了传统电位器的固有缺陷，提高了其性能。目前各种电子产品中广泛应用的开关电压调节器、D类音频功率放大器都是数字与模拟相结合的新型电子器件。

17、之所以在信号处理中多是将模拟信号转换为数字信号，主要原因包括如下几点：

18、1数字电子技术未来的发展趋势

19、其次是苹果Apple Watch的发布，其最具特色的就是S1芯片的封装技术，即SiP封装技术（System in Package），不但把AP应用处理器（已经集成了SRAM内存）、NAND闪存、各种传感器、特殊用途芯片、IO及功耗管理IC封装到了一起，而且还把其他被动原件均集成在一块载板上，在这里其主板客串了两个角色：IC载板和PCB主板，其整个电子制造产业链也由传统的IC制造（TSMC）➔IC封装（ASE）+IC载板➔SMT（Foxconn）+PCB缩短为IC制造（TSMC）➔IC封装（ASE）+IC载板，也即把SMT流程全部整合入IC封装，并采用IC载板代替PCB主板。从此我们也不难看出，这种就是基于超越摩尔由于封装技术的革新而带来的革命性整合。

20、那我们再把视线从理论预测转向实际应用，作为消费电子时代的弄潮儿苹果公司自然是大家讨论技术走向的焦点。随着苹果公司发布iPhone 10周年的临近，纪念版iPhone的消息更是纷至沓来，让人目不暇接，其最新技术走向更是值得大家分析揣测。

21、该微波功率计由USB通信接口、微信号检测电路等组成功率探测器，在探测器采集到相应的微波功率信号后，首先由已烧写程序的微信号检测电路芯片对采集信号进行去噪、求差值和累加等操作，然后对信号数据进行固件程度修改，最后，USB通信接口通过链路将处理好的数据信息发送到上位机，再由上位机程序来对数据进行分析处理。

22、雷达接收机的数字化转型主要是要解决低噪声放大器、抑制混放电路和I/Q解调技术的研发，而这些技术的研发都必须建立在数字电子技术的基础上，比如放大器和抑制混放电路都需要数字变频和数字滤波技术。

23、回头再看摩尔定律的两个方向，无非就是SoC和SiP的差异，一个是IC设计角度,一个是IC封装角度，见图3，也可是数字电路与模拟电路的差异。这样，再去理解SoC和SiP何其简单。

24、数字电子技术未来的发展趋势

25、我认为，终结摩尔定律的是经济和技术两方面的合力，而这种合力同样指明了包括数字电子技术在内的计算机相关产业未来的发展方向。经济方面，开发更精密的制造工艺和设备都需要巨额的资金投入，因此即使开发成功，也需要更加巨大的销售量才能补回开发成本；技术方面，目前的芯片制造从材料、思路上都已经形成经典体系，限于物理规律等客观因素已经难以长期为继。因此，未来的技术发展不应继续痴迷于维持摩尔定律，而应该把精力和投资用于寻找新的制造材料、设计新的芯片结构甚至工作原理，从根本上提升设备的计算性能。近年来，GPU、NPU以及量子计算的蓬勃发展也印证了这种趋势，未来的计算机发展必将绕过基于摩尔定律发展起来的传统CPU模式。

26、随着晶圆厂在先进制程上的进展，不断满足摩尔定律的要求，每一颗晶圆的尺寸在不断缩小。然而，同制造技术不同，后道封测并不完全遵从摩尔定律的发展，换言之，直接在晶圆上的植球尺寸，不会满足同比例缩小的技术演进。对于封测厂商来说，随着I/O口的增多和晶圆尺寸的缩小，如何再满足封装管脚的引出是一大挑战。而对于晶圆厂来说这确是一个机遇。今年9月即将发布的纪念版iPhone A11将采用TSMC 10nm的InFoWLP封装技术，而与之对应的主板则会革命性地将载板的精细线路制造技术MSAP导入PCB行业，重新定义了电子制造产业链，由于原来的IC制造（TSMC）➔IC封装（ASE）+IC载板➔SMT（Foxconn）+PCB的制造流程改为IC制造（TSMC）➔ SMT（Foxconn）+PCB，也即把IC封装融入IC制造，PCB直接代替IC载板。

27、同时，随着IC制造领域的光刻对位技术的逐步提升，晶圆尺寸逐渐由200mm、300mm向450mm、500mm的大拼板方向提升，所以越来越多的科技工作者认为，如果直接将IC等主动元件和其他被动元件在PCB 大拼板加工过程中直接埋入，那将大大缩短整个电子制造产业链

28、随着信息化时代的到来，社会需求推动着电子技术的飞速发展，数字电子技术更是成为社会和经济发展的主力军，市场需求推动着信息技术向更深层次的迈进。因此科技信息的不断进步加速了产业的升级换代，这就要求数字电子技术必须要顺应市场的需求。数字化是电子技术的必由之路，这已经成为当代的共识。我国的电子技术研究者经过多次探索和实验，使得数字化的历程在不断进行着一系列的重大变革。当代我们所应用的电子产品由于技术的不断革新正在以前所未有的速度进行更新换代，而这种革新又主要表现在大规模可编程逻辑器件的广泛应用之中。特别是在当今这个时代，半导体的工艺水平经过不断开发已经达到了深亚微米，芯片的集成高度也达到千兆位，时钟频率也正在向千兆赫兹以上发展，数据传输位数甚至达到了每秒几十亿次，这些技术在之前是难以想象的，这就注定SOC（System 0h aCh5p）片上系统必将成为未来集成电路技术的发展趋势。电子设计技术在不断的更新换代，发展到了今天，又将面临另一次更大意义的突破—5PGA在EDA（电子设计自动化）基础上的广泛应用，此技术的广泛应用必将在我们的信息时代再创奇迹。

29、2 WLP及SLP

30、数模信号之间的转换往往是要将模拟信号转换为数字信号、数模转换是将传感器从自然界获取的连续的信号波形经过滤波、去噪等处理，最后形成由固定高低电平组成的数字信号，也就是人们常说的“0101”信号。

31、伴随Fan-Out WLP技术兴起，相配套的PCB由于使用了IC载板的精细线路加工技术MSAP，其加工难度却又远高于常规HDI。另外，由于IC芯片采用Fan-Out WLP后，已经不再是裸芯片（IC载板是裸芯片封装，这也是IC载板区别于PCB的第三大特点），所以与之配套的PCB并不能称为载板，根据目前苹果电子产业链的业内人士所述，把采用Fan-Out WLP封装和采用MSAP工艺加工的PCB称为类载板PCB（SLP，Substrate-like PCB）。Apple 2016年发布的iPhone7的A10 Fusion已经采用TSMC InFoWLP工艺，但PCB仍然采用酸蚀流程，据了解，2017的A11芯片也将延续TSMC InFoWLP工艺，并且已经确定PCB采用MSAP流程，所以，类载板PCB的定义和技术指标也变得更加具体，见表格2：

32、随着科技的大力发展，数字电子技术将更广泛地应用到生产生活中去，要大力发展数字电子技术，就要摆脱传统技术理念的束缚，将其与新兴技术结合起来，从而大大提高自身的工作效率，为电子产品向数字化迈进奠定了坚实的基础，为未来的科技发展保驾护航。后摩尔时代怎样看待数字电子技术的发展是网友投稿分享，属于员工思想，共有24049个字。下载本文稍作修改便可使用，即刻完成写稿任务。

33、2雷达接收机

34、首先就是2016年9月iPhone 7的A10 Fusion首次采用TSMC 16nm 的InFoWLP封装技术，完全取代了以往的FCCSP的封装技术，而今年9月即将发布的纪念版iPhone A11将采用TSMC 10nm的InFoWLP封装技术，而与之对应的主板则会革命性地将载板的精细线路制造技术MSAP导入PCB行业，重新定义了电子制造产业链，由于原来的IC制造（TSMC）➔IC封装（ASE）+IC载板➔SMT（Foxconn）+PCB的制造流程改为IC制造（TSMC）➔ SMT（Foxconn）+PCB，也即把IC封装融入IC制造，PCB直接代替IC载板。那我们不难发现，这种是基于深度摩尔由于AP 升级（16nm至10nm）而带来的革命性改变。 [踏雪诗词 taxue.net]

35、1 IC载板的类型

36、0.前言

37、从二十世纪七十年代以来，信号的数字化处理模式席卷了全球的电子技术领域，模拟信号的数字化越来越得到推崇，我们就以下两个例子来说明数字电子技术的实际应用。

38、摩尔定律作为计算机发展早期提出的经济规律，在50多年的时间里对计算机产业的进步发挥了巨大的推进作用。摩尔定律的本质其实并不是一个科学严谨的规律，而是一种人为总结的经验周期，并在提出后不断催促和鞭策着人类技术的升级和进步。通过对摩尔定律指定的步伐的不停追赶，芯片制造的成本不断下降，而性能也真的实现了指数增长。

39、伴随IC芯片I/O数目增加,对锡球间距(Ball Pitch)的要求更加严格, 目前Ball Pitch已经发展至0.35mm，如果持续降低，将会造成下游PCB制造成本大大增加，于是Fan-Out WLP应运而生，见图9：所谓Fan-Out，即I/O bump可以通过RDL层扩展至IC芯片周边，在满足I/O数增大的前提下又不至于使Ball Pitch过于缩小从而影响PCB加工

40、2从超越摩尔角度看，SiP将重构封测厂的地位和角色，向方案解决商转变

41、在后摩尔定律时代，正如前言所述，整个电子产业链正沿着深度摩尔和超越摩尔两条道路前行，也潜移默化的整合着整个电子制造产业链的布局。

42、总结

43、Apple Watch S1芯片的SiP封装，其整个电子制造产业链也由传统的IC制造（TSMC）➔IC封装（ASE）+IC载板➔SMT（Foxconn）+PCB缩短为IC制造（TSMC）➔IC封装（ASE）+IC载板，也即把SMT流程全部整合入IC封装，

44、数字电子技术是当前发展最快的学科之一，电子技术可分为数字电子技术和模拟电子技术，就逻辑器件而言，已经从20世纪40年代的电子管、20世纪50年代的晶体管和20世纪60年代的小规模集成电路，从中等规模到大规模集成，至今已发展到了超大规模集成电路。近几年又出现了可编程逻辑器件，为数字电路设计提供了更加完善方便的器件设计过程和方法也再不断的演变和发展。半导体技术的大力发展推动了PC等电子设备的广泛使用，数字电子技术作为电子时代的支撑技术，在全球电子信息化的进程中起着巨大的推动作用。

45、电子制造产业链包含前端的高端电子产业链（IC设计、IC制造和IC封装）和后端的SMT贴件及组装，所以IC封装技术属于高端电子制造领域极其重要的一环，其技术发展趋势同样受摩尔定律的影响，当然现阶段同样受困于摩尔定律的局限性影响。随着高速数据传输的需求及无线技术的飞速发展，沿着深度摩尔的方向，芯片尺寸不断缩小，I/O数不断增加，传统的IC封装正逐渐由Lead frame、Wire Bonding转向Flip Chip，见图5，从而避免互联通道过长对数据传输通道造成的信号损失；当IC制造受到诸多限制因素，摩尔定律逐渐趋缓时，人们不得不开辟超越摩尔的发展道路，从最初的单个IC对应单个载板的封装走向多个IC对应单个载板的SiP封装（2D、5D、3D封装）。

46、随着IC设计节点的不断缩小，IC尺寸也不断缩小，从而导致了IC封装时的Bump pitch也逐渐缩小，从下图可以看出，当IC Bump Pitch在150um以下时，常规的tenting酸蚀流程加工已经无法满足IC载板的精细线路加工要求，必须采用MSAP、SAP或是类似流程。这是IC载板区别于PCB的第二大特点。

47、应用于智能手机的消费电子IC封装主要考虑便携性、低成本等因素，一般采用CSP封装，封装尺寸较小，而应用于高性能计算机的IC封装，主要考虑性能，一般采用较为大型的、I/O数非常多的BGA封装。目前主流的IC载板类型见表格1：

48、由于一级封装时，IC裸芯片与IC载板互联时一般采用高熔点的铅锡合金，熔点在300度以上，高出二级封装SMT焊接温度260度40多度，所以对IC载板的耐热性及CTE（α2 X、Y CTE 5-7ppm/℃）要求极高，这就是IC载板使用的板料必须为高刚性低CTE BT板料或FR5板料的原因，也是IC载板区别于PCB（α2 X、Y CTE 15ppm/℃）的第一大特点。

49、SiP可相当于一系统载板的相关功能芯片、电路的总和,而依据不同的功能芯片进行系统封装,可以采简单的Side by Side的MCM(Multi-chip Module)技术（2D Package）,也可利用相对更复杂的多芯片封装MCP(Multi-chip Package)技术、芯片堆叠(Stack Die)等不同难度与制作方式进行系统组构（5D和3D Package）。也就是说,在单一个封装体内不只可运用多个芯片进行系统功能建构,甚至还可将包含前述不同类型器件、被动元件、电路芯片、功能模组封装进行堆叠,透过内部连线或是更复杂的3D IC技术整合, 构建成更为复杂的、完整的SiP系统功能。常见的SiP封装样式见表格3：

50、（2）模拟信号是由一连串连续的信号波形组成的，其信号极其容易受到干扰，这些干扰不仅仅是来自信号的采集阶段，也来自信号传输过程中和电子元器件造成的误差，这就导致了采集信号的精度难以得到保证，从而影响试验的准确性或系统的可靠性。而数字电路中只采用高低电平对信号进行编码，这就保证了信号的抗感染能力，提高了信号的精度。

51、何谓超越摩尔（more than moore，IC封装角度的摩尔定律），主要侧重于功能的多样化，是由应用需求驱动的。之前集成电路产业一直延续摩尔定律而飞速发展，满足了同时期人们对计算、存储的渴望与需求。但芯片系统性能的提升不再靠单纯的暴力晶体管scaling，而是更多地依靠电路设计以及系统算法优化，同时集成度的提高不一定要靠暴力地把更多模块放到同一块芯片上，而是可以靠封装技术来实现集成。模拟/射频/混合信号模块等不需要最先进工艺的模块可以用较成熟且廉价的工艺实现（比如为模拟射频工程师所喜闻乐见的65nm），而数字模块则可以由先进工艺实现，不同模块可以用封装技术集成在同一封装中，而模块间的通讯则使用高速接口。这种集成方式即异质集成(heterogeneous integration)，是目前在工业界和学界都非常火的SiP，不但可以减低成本，而且可以更加集成化，见图3（b）。智能手机中的射频前端模块、WiFi模块、蓝牙模块和NFC模块等模拟电路均适用于超越摩尔的情景。

52、如此，封装厂需要提供：从芯片封装到系统集成的整体解决方案；具备系统设计和测试能力；除了传统芯片封装之外，EMI防护，3D/嵌入式封装结构，嵌入式天线等高集成度方案的know how，都将由封装厂来掌握。进一步而言，封装厂将从单纯地为某一家IC设计企业提供芯片封装方案，转变成为下游的整机商提供完整的系统解决方案。

53、综上所述，在后摩尔定律时代，加速电子产业链上下游的整合势在必行，苹果公司的iPhone A11 InFo WLP和Apple Watch S1 SiP正是这种趋势的最佳见证。这也是PCB从业者在后摩尔时代所应该看到和追随的。无论是Fan-Out WLP的类载板还是SiP的载板均需要使用到MSAP和SAP等类似精细线路加工技术，所以当前PCB行业的发展方向应该相对明确，就是开发MSAP和SAP精细线路加工技术。同时，鉴于目前电子制造行业整合趋势明显，融合了SMT贴装技术（Picking and Placing Machine）和PCB制造技术的埋入元器件技术将会同步得到发展，也是我们PCB行业远期重点关注对象。

后摩尔时代怎样看待数字电子技术的发展第3篇

54、1 传统BGA/CSP封装及IC载板

55、数字电子技术的应用

56、2 IC载板精细线路加工技术

57、晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。而重新分配(redistribution layer, RDL)与凸块(bump)技术为其I/O布线的一般选择，从而摆脱了对IC载板的依赖，封装成本大大降低。WLP封装具有较小封装尺寸(CSP)，但同时，由于凸块全部位于芯片下方，I/O数受到大大限制，所以，WLP封装一般又称为WLCSP或是Fan-In WLP，目前多用于低脚数消费性IC的封装应用。

58、从以上苹果公司最新的技术应用分析，我们可以看出，苹果、台积电、日月光和富士康四亲兄弟分别代表着IC设计、IC制造、IC封装和SMT四个领域正忠实地沿着深度摩尔和超越摩尔的路线前行，引领者整个电子制造行业的发展与变革，同时也潜移默化地影响着PCB制造者和IC载板制造者。作为PCB制造的从业者，更需要擦亮眼睛，做到envision it，enable it，只有这样才能永葆。下面我将从IC封装和IC载板技术方面谈起，更详细地介绍Fan-Out WLP、SLP和SiP，为PCB产业后续发展和远景规划提供建议。

59、3 PLP（Panel Level Package）将会对原有电子制造产业链做最深刻的整合

60、（1）模拟信号有无穷多种可能的波形，同一个波形稍微变化就成了另一种波形，而数字信号只有两种波形（高电平和低电平），这就为信号的接收与处理提供了方便。

61、当然，Fan-Out WLP除了满足不断增加的I/O数的需求外，最大的特点就是其采用RDL层布线代替了传统IC封装所需的IC载板，从而大大降低了整体封装厚度，这一点极大地适应了消费类电子尤其是智能手机对厚度的极端苛求。基于此点，传统的FC-CSP和FC-BGA封装也逐渐向Fan-Out WLP过渡，当然也可理解为Fan-Out WLP是Fan-In WLP和FC载板封装的技术融合，见图11。可见Fan-Out WLP发展前景非同一般。

62、2数字与模拟电子技术之间的融合

63、从图中我们也可看出，主流IC封装主要包括3个大类：传统BGA/CSP封装、WLP封装和SiP，所以我将从以下三大类封装阐述IC载板、SLP、FoWLP及SiP的差异。

64、数字电子技术较模拟电子技术的优势

65、无论对于企业还是国家，先进的技术往往就是实力的源泉。摩尔定律的结束是一个新时代的开始，转折的关口前，旧有的思维框架瓦解、垮塌，新的思路和模式将取而代之，这是一个千载难逢的时机，能够敏锐地意识到变化、清醒地找对方向的人、企业、行业乃至国家，将会由新兴科技的浪潮中获利，成为新格局中的的领头羊。

后摩尔时代怎样看待数字电子技术的发展第2篇

66、由于集成应用了数电技术，该功率计体积小巧、测量精度高、系统操作简单，而且收发数据可以与PC机进行交互，匹配性较好。

67、但是，摩尔定律正在走向终结，毕竟集成的晶体管不可能做到无限小，目前Intel、三星等厂商的芯片已经相继进入10nm工艺级别，继续缩小尺度将会迎来各种微观物理学上不可避免的问题，而且早在进入22nm的时代，就出现了成本比以往不降反升的现象，这都预示着摩尔定律正在接近自己生命的终点。

68、将数字电子技术应用于虚拟仪器中，结合相应的软件设计，开发出USB总线微薄功率计，以实现对微波功率的采集测量与传输。

69、根据国际半导体路线组织(ITRS)的定义，SiP是从封装的角度出发,对不同芯片进行并排或叠加的封装方式，将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件,形成一个系统或者子系统。

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