系统级封装SiP
行业研究分析
2025年系统级封装（SiP）全球市场达到约282亿美元（≈1974亿元），同比+19%，先进封装（含SiP/2.5D/3D）约672亿美元（同比+18.3%），SiP增速约23%。中国先进封装市场规模达到1100亿元（占全球>25%），SiP约70亿美元（占全球≈27%），产能占全球18%，CAGR19.4% 。
行业概述与产业链分析
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SiP行业概述
系统级封装（SiP，System-in-Package）是一种将多个具有不同功能的芯片集成在一个封装内的技术。与传统的单芯片封装不同，SiP可以在一个封装中包含处理器、内存、传感器、射频模块等多种类型的集成电路，甚至还可以集成无源元件如电阻、电容等。这种高度集成的方法不仅提高了产品的性能和可靠性，还能够显著减少电路板空间占用，是现代电子产品小型化和多功能化的重要推动力量。
1. 定义与特点
(1)定义
系统级封装是指通过多芯片模块（MCM, Multi-Chip Module）或三维堆叠等方式，在单一封装内实现多种功能组件的高度集成。它可以看作是一个微型化的“系统”，其中包含了原本需要分布在较大面积上的各个独立部分。
(2)特点
- 高密度集成：在有限的空间内集成了更多的功能，减少了整体体积和重量。
- 缩短互连长度：内部信号线更短，降低了延迟时间，提高了数据传输速率。
- 优化热管理：可以通过设计合理的散热路径来改善整个系统的温度分布。
- 降低成本：相比单独制造和组装多个分立器件，SiP可以简化生产工艺流程，从而降低总成本。
- 加快上市速度：由于大部分测试工作可以在封装级别完成，因此产品开发周期得以缩短。
2. 技术实现方式
(1)二维（2D）SiP
采用并排布局或多层板结构，将不同类型的芯片放置在同一平面上，并通过引线键合或倒装芯片技术连接到基板上。
(2)三维（3D）SiP
利用垂直堆叠的方式，将多个芯片直接堆叠在一起，通常借助硅通孔（TSV, Through-Silicon Via）技术实现芯片间的电气连接。这种方法可以进一步提高集成度，并且有助于解决高速信号完整性问题。
(3)混合型SiP
结合了2D和3D SiP的优点，根据具体需求灵活配置芯片排列方式。例如，某些高性能计算平台可能会选择性地使用3D堆叠存储器与2D平面布置逻辑处理单元相结合的设计方案。
3. 应用场景
(1)移动设备
智能手机和平板电脑中广泛采用了SiP技术，以容纳更多功能的同时保持轻薄便携的特点。比如苹果公司推出的Apple Watch就大量应用了SiP技术来集成其复杂的内部组件。
(2)物联网（IoT）设备
对于尺寸受限但又需要具备多种功能的小型传感器节点或智能终端而言，SiP提供了理想的解决方案。它可以帮助这些设备在不牺牲性能的情况下变得更小巧、节能。
(3)可穿戴电子
从健康监测手环到增强现实眼镜，各类可穿戴装置都受益于SiP带来的紧凑设计和高效能表现。
(4)汽车电子
随着自动驾驶技术和电动汽车的发展，对车载电子系统的要求越来越高，而SiP正好满足了这一领域对于紧凑性和可靠性的双重需求。
(5)医疗设备
便携式诊断仪器、植入式医疗器械等都需要高度集成的小型化解决方案，SiP技术为此类应用提供了可能。
4.发展历程
(1)起源与初步探索阶段（20世纪70年代-90年代）
- 多芯片组件技术萌芽：当时集成电路发展迅速，为满足更高性能需求，开始尝试将多个芯片集成在一个封装内，多芯片组件（MCM）技术应运而生，为系统级封装的发展奠定了基础。
- 相关技术发展：表面贴装技术（SMT）的兴起，使得芯片封装尺寸更小、集成度更高，为多芯片集成提供了更好的技术支持，像QFP、BGA等封装形式开始出现。
(2)概念提出与技术形成阶段（20世纪90年代-21世纪初）
- 系统级封装概念提出：随着电子产品向小型化、多功能化发展，将不同功能的芯片和元件集成在一个封装内，形成一个完整系统的需求日益迫切，系统级封装（SiP）概念正式提出。
- 关键技术发展：倒装芯片（Flip Chip）技术成熟并广泛应用，实现了芯片与基板之间的短距离、高速连接，为SiP中多芯片的高密度集成提供了可能。同时，晶圆级封装（WLP）技术也取得进展，能够在晶圆层面进行封装，提高了生产效率和封装密度。
(3)快速发展与应用拓展阶段（21世纪初-2010年代）
- 技术不断创新：3D封装技术兴起，如硅通孔（TSV）技术，通过在芯片中制造垂直通孔，实现了芯片之间的三维互连，进一步提高了集成度和性能，使SiP能够更好地满足高性能计算、移动设备等领域的需求。
- 应用领域扩大：SiP在移动终端领域得到广泛应用，智能手机中的处理器、存储器、通信模块等多种功能芯片被集成在一个SiP中，使手机实现了轻薄化、高性能化。此外，在物联网、汽车电子、可穿戴设备等领域，SiP也开始崭露头角，为这些领域的发展提供了有力支持。
(4)成熟与深化发展阶段（2010年代至今）
- 异构集成技术成熟：Chiplet技术逐渐成熟，它将不同功能、不同工艺节点制造的芯粒封装在一起，实现了异构集成，突破了传统芯片制造的限制，提高了设计灵活性和生产效率，降低了成本。
- 性能持续提升：随着半导体工艺的不断进步，SiP的集成度、性能、功耗等指标不断优化，能够满足人工智能、5G通信、大数据等新兴技术对芯片的更高要求。同时，SiP也在向更高层次的系统集成发展，如将传感器、电源管理模块、天线等更多元件集成在一起，形成更复杂、更完整的系统。
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SiP产业链分析
SiP（系统级封装）产业链分析系统级封装（SiP，System-in-Package）技术是将多个具有不同功能的芯片和其它组件集成到一个单一的封装中，以实现更高的集成度、更小的尺寸以及更好的性能。随着电子产品的不断小型化和多功能化需求的增长，SiP已经成为半导体产业中的一个重要组成部分。
1. 上游产业：原材料与核心技术组件
(1)晶圆制造
SiP通常需要使用高质量的晶圆作为基础材料，这些晶圆可以是硅基或其他化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等。全球主要的晶圆供应商包括台积电（TSMC）、三星电子（Samsung Electronics）、英特尔（Intel）等。
(2)无源元件
包括电阻器、电容器、电感器等，它们在SiP中扮演着重要角色，尤其是在射频模块和电源管理单元中。村田制作所（Murata）、京瓷（Kyocera）等公司在这一领域占据重要地位。
(3)封装材料
涵盖了引线框架、焊料球、塑封料、底填胶等，用于保护内部芯片并提供机械支撑。日立化成工业（Hitachi Chemical）、住友电木（Sumitomo Bakelite）等企业是重要的封装材料提供商。
(4)测试设备与服务
随着SiP复杂性的增加，对高效能测试解决方案的需求也相应增长。爱德万测试（Advantest）、泰瑞达（Teradyne）等公司提供的自动化测试设备和服务对于确保产品质量至关重要。
2. 中游产业：SiP设计与制造
(1)IC设计公司
这些公司负责开发适用于SiP架构的集成电路，包括处理器、存储器、传感器等核心部件。高通（Qualcomm）、博通（Broadcom）、联发科（MediaTek）等都是知名的IC设计企业。
(2)OSAT（外包封测代工厂）
OSAT专注于为客户提供先进的封装和测试服务，是SiP产业链中的关键环节。日月光集团（ASE Group）、安靠科技（Amkor Technology）、长电科技（JCET）等在全球市场上占据重要份额。
(3)IDM（集成器件制造商）
IDM既从事芯片的设计也进行生产和封装测试，拥有完整的产业链条。例如，德州仪器（Texas Instruments）、意法半导体（STMicroelectronics）等都具备强大的SiP生产能力。
3. 下游产业：应用领域与终端用户
(1)消费电子产品
智能手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备广泛采用了SiP技术，以容纳更多功能的同时保持轻薄便携的特点。苹果公司推出的Apple Watch就是一个典型的例子，它大量应用了SiP来集成其复杂的内部组件。
(2)物联网（IoT）设备
对于尺寸受限但又需要具备多种功能的小型传感器节点或智能终端而言，SiP提供了理想的解决方案。它可以帮助()些设备在不牺牲性能的情况下变得更小巧、节能。
(3)可穿戴电子
从健康监测手环到增强现实眼镜，各类可穿戴装置都受益于SiP带来的紧凑设计和高效能表现。
(4)汽车电子
随着自动驾驶技术和电动汽车的发展，对车载电子系统的要求越来越高，而SiP正好满足了这一领域对于紧凑性和可靠性的双重需求。
(5)医疗设备
便携式诊断仪器、植入式医疗器械等都需要高度集成的小型化解决方案，SiP技术为此类应用提供了可能。
市场分析与竞争格局
2025年系统级封装（SiP）市场以AI/HPC+汽车电子+5G射频为核心驱动，呈现规模扩容、技术分层、国产加速的格局，以下为结构化分析 。
1.SiP市场规模
- 全球SiP：约282亿美元（≈1974亿元），同比+19%；先进封装（含SiP/2.5D/3D）约672亿美元（同比+18.3%），SiP增速约23%。
- 中国市场：先进封装规模1100亿元（占全球>25%）；SiP约70亿美元（占全球≈27%），产能占全球18%，CAGR19.4% 。
- 出货与结构：SiP前装车载约1.2亿片（同比+12%）；AI/HPC相关先进封装产值约24.3亿美元，CAGR>21%。
- 技术溢价：2.5D/3D封装增速20.9%；CoWoS月产能约2.5-3万片，订单排至2026年，台积电报价涨10-20% 。
2.SiP竞争格局
- 全球TOP5：日月光（≈22%）、安靠（≈18%）、长电（≈12%）、通富（≈9%）、京瓷（≈6%）；台积电CoWoS占AI封装>60% 。
- 中国阵营：长电XDFOI、通富VISionS、华海Chiplet；封装基板国产化率40%，ABF载板本土供应55% 。
- 技术路线：SiP主攻车载/射频/消费电子；CoWoS垄断AI/HPC；FOPLP为CoWoS低成本替代；3D TSV/混合键合加速量产。
- 区域集聚：长三角占中国先进封测产能68.3%，江苏单省42.1%。
3.SiP技术特征
- 技术突破：混合键合将延迟降60%、能效+35%；Chiplet使异构集成成本降30%；长电XDFOI达20μm微缩 。
- 应用驱动：车载77GHz雷达SiP需求+35%；AI芯片HBM+2.5D封装成标配；消费电子SiP占比>30%。
- 成本优化：FOPLP玻璃基板成本较CoWoS降50%；印刷/扇出工艺良率+8pct、成本降40%。
- 供应链重构：ABF/硅中介层紧缺；国产载板/键合设备加速突破，设备国产化率>25% 。
4.SiP市场未来预测（2026-2027）
- 规模：全球SiP340亿美元（+20.6%）；中国先进封装占比至32%+，SiP产能占比22%+。
- 技术渗透：混合键合产能增80%；3D TSV用于HPC/AI；FOPLP在中高端AI芯片商用；AR/VR SiP模组出货+50%。
- 竞争：大陆封测三强（长电/通富/华天）合计份额>25%；台积电CoWoS扩产至月5万片，外包日月光/安靠缓解缺口。
- 风险：供应链波动、地缘政策限制、良率与热管理瓶颈。
5.SiP发展趋势
系统级封装（SiP）正从单纯的“物理集成”向“系统级重构”的核心引擎转变，成为后摩尔时代的关键技术。
（1）与Chiplet技术深度融合
这是当前最显著的趋势。Chiplet（小芯片）技术通过将大芯片拆解为多个功能独立、可复用的小芯片，并利用先进封装进行集成，有效解决了单片SoC（系统级芯片）在成本和良率上的难题。
（Ⅰ）优势互补：SiP提供了集成Chiplet的平台，而Chiplet则赋予了SiP更高的设计灵活性和性能密度。这种结合使得不同工艺、不同功能的小芯片可以像“拼积木”一样组合在一起，构建出强大的系统。
（Ⅱ）生态开放：Chiplet生态正从封闭走向开放，产业链上下游正携手共建标准化接口，推动形成一个更开放、协同的生态系统。
（2）驱动因素与应用场景多元化
（Ⅰ）AI与高性能计算（HPC）的核心支撑
AI和HPC应用对算力、带宽的需求永无止境，这直接推动了对先进封装技术的需求。例如，台积电的CoWoS等2.5D/3D封装技术已成为AI芯片的主流选择，以满足其对高带宽内存（HBM）和强大算力的渴求。
（Ⅱ）存储芯片封装的主流方案
在存储领域，SiP正成为DDR5和HBM等产品的主流封装方案。它能将存储芯片与控制器、电源管理芯片等集成在一起，形成“存储系统模块”，极大地提升了产品附加值。
（Ⅲ）消费电子微型化与多功能化的关键
在智能手机、智能手表、AR/VR设备等消费电子产品中，SiP技术是实现设备轻薄化和多功能集成的关键。例如，苹果的Vision Pro就采用了高密度异构集成技术，将多个功能模块整合到微米级空间内。
（3）核心技术演进方向
（Ⅰ）三维立体化
封装技术正从传统的二维平面集成向三维立体堆叠演进。通过硅通孔（TSV）、混合键合（Hybrid Bonding）等技术，实现芯片间的垂直互连，大幅提升空间利用率和信号传输效率。
（Ⅱ）更高密度与更小尺寸
为了满足未来芯片性能的要求，行业正致力于实现更精细的互连间距（<10μm）。组装工艺正从传统的焊料互连向无焊料的铜-铜直接键合过渡，以追求更高的集成密度和能效。
（Ⅲ）新材料与新工艺的应用
为了解决高功率密度带来的散热难题，新型散热材料（如石墨烯、金刚石复合材料）和散热架构（如微通道液冷）正在被探索和应用。同时，在高频高速应用背景下，对基板材料（如PCB）的密度和精度也提出了近乎苛刻的要求。
（Ⅳ）光电共封装（CPO）
为了解决未来带宽和功耗问题，将光学引擎与电子芯片共同封装的技术（CPO）被认为是重要发展方向，尤其适用于数据中心和AI/HPC领域。
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系统级封装SiP材料
1.SiP封装要求
（1）电学性能
在高频应用场景下，需要封装材料具有低介电常数，这样可以减少信号传输延迟和信号衰减。为防止不同芯片、线路之间发生短路，材料要具备出色的绝缘性能，确保电路能够正常工作。
（2）热学性能
SiP封装中的芯片在工作时会产生热量，封装材料要与封装内的芯片及其他组件的热膨胀系数相匹配。若热膨胀系数差异过大，在温度变化时，可能会导致芯片与封装材料之间产生应力，使芯片损坏或连接失效。
（3）机械性能
SiP封装材料能够为芯片提供足够的机械保护，抵抗外界的物理冲击和振动。
（4）化学性能
SiP封装材料要求与芯片及其他组件兼容性好，不会与芯片、焊点材料、填充材料等发生化学反应，以免影响封装的性能和质量。
2.SiP封装材料
（1）毛细流动底部填充剂（CUF）
蕞达EP5810 CUF在FC封装回流焊接后进行填充固化，完整的工艺过程包括：助焊剂涂覆→芯片放置→加热回流→助焊剂清理→流动填充→加热固化。
（2）非流动底部填充剂（NUF）
蕞达EP4806 NUF填充固化工艺比CUF要简单，主要包括：underfill涂覆→芯片放置→回流焊接和固化。
（3）晶圆级底部填充剂（WLUF）
蕞达EP3823 WLUF工艺首先在有凸点或无凸点的晶圆片上采用印制或涂敷添加一层underfill，然后进行部分固化。
（4）模塑底部填充剂（MUF）
蕞达EP2845 MUF是可以向模具直接注入，将包括芯片和底板间隙的整个器件进行封装保护的一种underfill材料。
