SiP 是什麼？把晶片和小零件包成一個小模組

SiP 是英文 System in Package 的縮寫，中文叫系統級封裝：把晶片和它需要的小零件，例如電阻、電容，常常還有別的晶片，一起裝在一小塊底板上，再用塑膠封成一顆小模組。從外面看，它像一顆普通的晶片；裡面其實是一個小小的系統。

晶片旁邊，為什麼還有一堆小零件？

拆開一台電子產品，電路板上除了黑色的晶片，常常還有一大片小得像芝麻的零件，大多是電阻和電容。

• 電阻：限制電流有多大，像把水管捏細一點。
• 電容：存一點點電，需要時馬上補上，像放在旁邊的小水桶。晶片忽然要用很多電時，電壓才不會一下子掉下去。

晶片要靠它們，才能穩穩地工作。為什麼不做進晶片裡？有些可以，但要存比較多電的電容，在晶片上要占很大一塊地方，而晶片上的地方很貴。所以它們常是另外做好的小零件。一個產品裡，晶片也常常不只一顆。

SiP 是把什麼包在一起？

一般的封裝，大多是一顆晶片包一個殼（見「封裝是什麼？晶片做好了為什麼還要包起來」）。做產品的人，再把晶片和旁邊幾十顆小零件，一顆一顆焊上電路板。

SiP 把這件事提早在封裝裡做完：晶片和小零件先裝上一塊小底板、接好，再整個封起來。做產品的人拿到的，只是一顆零件。

有點像便當：菜還是那幾樣，只是先排進一個小盒子裡，拿了就能吃。

SiP 沒有一個大家都同意的定義。比較嚴格的說法，裡面要有兩顆以上不同的晶片；常見的 SiP，也確實是幾顆晶片加上電阻、電容，有的還有天線或感測器。新聞說的「異質整合」，是把分開做好、各不相同的東西包在一起，SiP 是常見的一種。

為什麼要包成 SiP？

• 小、省地方：本來散在電路板上的一堆零件，在模組裡可以排得更密，整個縮成一顆。耳機、手錶、助聽器這類又小、又要塞進很多功能的東西，最需要這一點。
• 路比較短：電容離晶片越近，越能及時把電補上；訊號走的路也短。
• 拿來就能用：模組出貨前已經整顆測過，做產品的人少焊很多顆零件。

SiP 跟 SoC 差在哪？

SoC 是 System on Chip 的縮寫，中文叫系統單晶片：把運算、記憶、無線這些功能，都設計在同一顆晶片上。SiP 則是把分開做好的晶片和零件，包進同一個封裝裡。

打個比方：SoC 是把所有店面蓋進同一棟大樓；SiP 是把幾間各自蓋好的小店排在同一塊地上，再圍一道牆。

	SoC（系統單晶片）	SiP（系統級封裝）
東西在哪	全部在同一顆晶片上	好幾樣東西在同一個封裝裡
怎麼做	全部用同一套製程做	每一顆可以用最適合它的作法
大小	最小	比 SoC 大，比散在電路板上小很多
晶片之間的路	最短，就在晶片裡	比晶片裡長，比電路板上短
做一個新的	從頭設計、做光罩，又久又貴；做得非常多時，每顆最便宜	可以拿已經做好、測過的晶片來拼，通常比較快

為什麼不全部做成 SoC？因為有些東西很難跟負責運算的電路用同一套作法做在一起，例如處理無線訊號的電路、有些記憶體和感測器；比較大的電容也放不進去。這些就分開做，再包在一起。

兩個也不是二選一。很多 SiP 裡面就放著一顆 SoC，再加上它需要的其他晶片和小零件。

SiP 跟先進封裝又差在哪？

新聞常說的先進封裝，是把幾顆晶片並排放在中介層上，或直接疊起來，讓它們靠得很近、接得很密，用起來像一顆大晶片（見「新聞說的「先進封裝」是什麼？」）。它在乎的是晶片之間的路要很短、很寬，AI 晶片最需要。

SiP 在乎的是一個小系統裝不裝得下：晶片、電阻、電容，有時還有天線，全部塞進一顆小模組。接法多半是很成熟的作法：打件、打線，或把晶片翻過來直接焊上底板的覆晶。

兩個詞會重疊：有些 SiP 裡也把晶片疊起來，也有人把先進封裝算成 SiP 的一種。可以這樣記：先進封裝讓幾顆晶片像一顆晶片，SiP 讓一個小系統像一顆零件。

SiP 是怎麼做出來的？

用一種靠打線接出去的 SiP 來說，大致是這幾步（打件和黏晶的先後，照遊戲裡的封裝線）：

1. 先測、再切：晶圓上的每一顆晶片先用細針測過（針測），再從背面磨薄、切割成一顆一顆。
2. 打件：在底板的小金屬面上印一層錫膏，把小電阻、小電容放上去，送進一座長長的爐子。錫膏化開再凝固，零件就焊住了。
3. 黏晶：把好的晶片一顆一顆拿起來，用膠黏到底板上。針測判成壞的，不會被拿起來。
4. 打線：用比頭髮還細的金屬線，把晶片上的接點一條一條接到底板（細節在「打線是什麼？晶片怎麼接到外面」）。也有的 SiP 不打線，用覆晶。
5. 封膠：一整片底板上排著很多個模組，一起放進模具，用塑膠整個包起來，再照 X 光，看線有沒有被沖歪。
6. 切開：封好的整片，再切成一顆一顆的模組。
7. 成品測試：整顆模組再測一次。有些問題，要封好之後才會出現。
8. 包裝出貨：模組放進捲帶。塑膠會吸水氣，焊上電路板時一加熱可能裂開，所以還要烘乾、做防潮包裝。

裡面一顆壞了，會怎樣？

SiP 有一個麻煩：裡面只要有一樣東西是壞的，整顆模組就不能用，其他好的也跟著浪費；封好之後，也很難拆開來修。

用假設的數字算算看。一個模組放 4 顆晶片，每一顆都有九成的機會是好的。4 顆都好的機會，是 0.9 × 0.9 × 0.9 × 0.9，大約只剩三分之二。

所以每一顆晶片都要先測過，好的才放進去，這也是切開之前要先針測的原因（見「晶片怎麼測試？針測（CP）和成品測試（FT）差在哪」）。

在 fab24hr 裡

主線「晶片的一生」第 11 章「球掀起來了」，你是封測廠的封裝製程工程師。線長淑惠姐帶你從切割機走到打件線：「螢火裝的是 SiP 模組：一塊小底板，上面有晶片，還有幾顆電阻、電容。」先打件、再黏晶；到了打線機那一排，WB-03 的拉力抽測有兩條不對，機台停不停由你決定。到了第 13 章「交到他手上」，裝著螢火的新助聽器，交到沈爸爸手上。

按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「封測廠」、左右滑到封裝製程工程師，會照裝置上的時間排到一個班；四個班都在這條封裝線上，午班就是第 11 章。

遊戲裡的螢火模組比較單純：只有一顆晶片，加上幾顆電阻、電容。照嚴格的定義，要兩顆以上不同的晶片才叫 SiP，遊戲用的是比較寬的叫法。遊戲裡的封測廠、晶片、人物和機台編號都是虛構的；SiP 是什麼、怎麼做，照公開的一般資料寫，「九成」是假設的數字。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。