Na wstępie warto podkreślić, że modułów SiP nie należy mylić z układami SoC (System on Chip). Te drugie stanowią bowiem pojedynczą strukturę scaloną, w ramach której zrealizowano różne podzespoły elektroniczne, podczas gdy moduły System in Package zbudowane są z wielu oddzielnych układów scalonych i innych komponentów (elementów aktywnych, pasywnych, optycznych, MEMS, anten itp.), zamkniętych w jednej obudowie i dzięki czemu tworzących kompletną, w pełni funkcjonalną jednostkę systemową.
W zakresie technologii wykonania modułów SiP stosowane są różne rozwiązania. Na przykład podzespoły mogą zostać rozmieszczone w płaszczyźnie 2D albo być zorganizowane w strukturę 3D. W drugim przypadku uzyskuje się większą gęstość upakowania, dzięki czemu jednocześnie można oszczędzić miejsce i zapewnić wymaganą funkcjonalność modułu.
Połączenia między podzespołami składowymi modułów SiP wykonywane są różnymi technikami, m.in. wire bonding, flip-chip albo jako ich kombinacja. Yole Développement szacuje, że udział segmentu układów SiP w technologiach wire bonding oraz flip-chip w 2019 roku przekroczył łącznie 90%, a jego wartość zwiększy się z ponad 12 mld dol. rok temu do ponad 17 mld dol. w 2025 roku, co oznaczać będzie średni coroczny wzrost o 6%.
Jakie są zalety modułów SiP?
W porównaniu z układami SoC moduły SIP wyróżniają się dużą elastycznością, dużym stopniem integracji, krótkim cyklem projektowania oraz niskim kosztem rozwoju. Różnorodność sposobów organizacji przestrzennej i metod łączenia komponentów składowych o różnej funkcjonalności sprawia, że tytułowe układy są dostępne w wielu wariantach, dzięki czemu sprawdzają się w szeregu aplikacji.
Technologia SiP jest popularna szczególnie w przypadku komponentów elektronicznych, w których niski koszt i małe rozmiary są priorytetami ze względu na to, że ich docelowym zastosowaniem są urządzenia tanie, nieduże oraz o spodziewanym stosunkowo krótkim czasie użytkowania, na przykład z kategorii elektroniki użytkowej. Przykładami takich podzespołów oraz urządzeń docelowych są: wzmacniacze mocy, układy Bluetoth, moduły przetwarzania obrazów, karty pamięci, węzły Internetu Rzeczy, smartfony, komponenty elektroniki noszonej, jak na przykład smart okulary. Biorąc ostatnie za przykład, łatwo jest zrozumieć, dlaczego wybierane są układy SiP, jeżeli na stosunkowo małej powierzchni trzeba zmieścić komponenty komunikacyjne, procesor aplikacji, pamięć, elementy optyczne, wyświetlacz projektora, czujniki i mikrofon, zapewniając jednocześnie mobilność, wytrzymałość i kompaktowość konstrukcji.
Prognoza dla rynku modułów SiP
Zapotrzebowanie na moduły SiP w ostatnich latach szybko rosło, w miarę jak przybywało dla nich nowych zastosowań. Znalazło to odzwierciedlenie w wartości ich globalnego rynku. Jak przewiduje Yole Développement, zwiększy się ona z ponad 13 mld dolarów w 2019 roku do prawie 19 mld dolarów w 2025 roku, co oznaczać będzie średni coroczny wzrost o 6%. Głównym jego segmentem, który będzie rósł w tempie 5% rocznie, będzie elektronika mobilna i użytkowa. Na drugim miejscu uplasują się z kolei sektor telekomunikacji / infrastruktury oraz motoryzacji.
W najbliższej przyszłości zapotrzebowanie na moduły SiP napędzać będzie przede wszystkim popyt na elektronikę noszoną, routery Wi-Fi oraz rozwój Internetu Rzeczy, głównie dzięki rozwojowi sieci 5G oraz nowym aplikacjom, jakie się w związku z tym pojawią, i to pomimo nasycenia rynku smartfonów. W segmencie telekomunikacji i infrastruktury popyt na moduły SiP będą napędzać przede wszystkim stacje bazowe i serwery - te segmenty będą się rozwijać w tempie dwucyfrowym. Przykładowo w przypadku stacji bazowych Yole Développement prognozuje wzrost średnio aż o 41% rocznie. Również w tym przypadku napędzać go będzie szczególnie rozwój sieci 5G. Z kolei w przypadku segmentu motoryzacyjnego popyt na moduły SiP będzie wzrastał dzięki popularyzacji systemów wspomagania kierowców oraz informacyjno- rozrywkowych.
Monika Jaworowska
