系統級封裝（system in package，SIP）是一種新型的封裝技術，在IC封裝領域，SIP是最高級的封裝。在ITRS2005中對SIP的定義是：“SIP是采用任何組合，將多個具有不同功能的有源電子器件與可選擇的無源元件，以及諸如MEMS或者光學器件等其他器件，組裝成為可以提供多種功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統”。對于SIP而言，在單一的模塊內需要集成不同的有源芯片和無源元件、非硅器件、MEMS元件甚至光電芯片等，更長遠的目標則考慮在其中集成生物芯片等。目前在無線通訊領域內特別是在3G領域內，SIP是非常有潛力的技術。

1. SIP的應用

SIP是IC封裝領域的最高端，是一種新型的封裝技術，目前已經被廣泛應用在手機、藍牙、Wi-Fi和交換機等無線通訊領域，在汽車電子、醫療電子、消費類電子、軍事電子等領域內都有一定的市場。雖然當前其份額還不是很大，但已經成為一種人們關注和發展迅速的封裝技術。

（1）無線通訊領域

SIP的應用領域比較廣泛，在無線通訊應用與研究方面最為突出。特別是在射頻范圍內SIP技術是一種理想的系統解決方案。其中，最早商業化的SIP模塊電路是手機中的功率放大器，這類模塊中可集成多頻功放、功率控制及收發轉換開關等功能。

（2）汽車電子

目前，SIP技術已經在汽車電子領域得到了廣泛的應用，如發動機控制單元(ECU)、汽車防抱死系統(ABS)、燃油噴射控制系統、安全氣囊電子系統、方向盤控制系統、輪胎低氣壓報警系統等。此外，SIP技術在快速增長的車載辦公系統和娛樂系統中也獲得了成功的應用。

Atmel公司用于遙控車門開關(RKE)應用的射頻發射器ATA577X系列，作為系統級封裝解決方案，同時采用了Atmel知名的AVR微控制器ATtiny44V和射頻發射器T5750/53/54。這一新的產品系列覆蓋所有全球頻段（ATA5773:315MHz，ATA5774:433MHz，ATA5771:868至928MHz）。小巧型QFN24封裝（尺寸僅為5mm×5mm）可支持以極具競爭力的成本設計制作極小的鑰匙扣。

三洋公司將SIP技術成功地應用于ECU產品中，其ECU產品集成封裝了3個CPU、1個VLSI、44個小信號功率器件、133個阻容元件。與原先結構相比較，體積減少了67%、重量減少了60%，可靠性有了明顯提高。

（3）醫療電子

醫療電子注重產品的可靠性、尺寸、功能和壽命，如何在更小的體積內實現更多的功能和更好的性能是其面臨的經典問題。在醫療電子領域，SIP的典型應用產品主要為可植入式電子醫療器件，如心臟起博器、心臟除顫器、輸藥泵、助聽器等。當人體心臟持續快速跳動或電子脈沖紊亂時，醫學上稱之為心臟纖維性顫動，心臟除顫器可以及時產生高壓脈沖對心臟進行電擊，從而消除心臟纖維性顫動，使心律恢復正常。Valtronic SA使用折疊理念，將邏輯電路、存儲器和無源組件結合到單獨的SIP中，應用于助聽器和心臟起博器。

（4）計算機和網絡技術

在計算機/網絡技術等應用方面，往往要求將ASIC或微控制器和存儲器集成在一起。例如在PC中的圖形處理模塊內，通常包括圖形控制IC和兩片SDRAM。現在絕大多數圖形處理模塊在生產中都采用標準的塑封焊球陣列多芯片組件方式封裝。這種方式從封裝角度考慮成本低，但對于存儲器卻不合適。因為SDRAM器件需要100%地進行動態老化。SIP減少了母板布線層數和復雜性，同時提高了母板的空間利用率，可在有限的空間中集成更多的功能塊。

（5）消費類電子

消費類電子產品是SIP的主導產品，應用對象主要包括數碼相機、攝像機、筆記本電腦、PDA、掌上游戲機、MP3、MP4以及各種玩具等。三星電子公司采用SIP技術開發出業界第一個集ARM處理器、NAND閃存和SDRAM于一體的組件，其在單一封裝結構內，將基于ARM的應用處理器芯片、256兆字節NAND閃存芯片和256兆字節SDRAM內存芯片垂直疊裝在一起，尺寸僅為17×17×1.4mm，明顯地減小了產品外形尺寸，使得掌上電腦和智能手機設計人員可以靈活地創造出支持多媒體等先進功能的更加小巧的產品設計方案。

圖像傳感器是數碼相機、掃描儀、攝像頭、玩具等電子產品的核心器件，其通過光電轉換，將光學信號轉換成數字信號，然后實現圖像的處理、顯示和存儲。圖像傳感器包括一系列不同類型的元器件，如CCD、COMS圖像傳感器、接觸圖像傳感器、電荷載入器件、光學二極管陣列、非晶硅傳感器等，SIP技術無疑是一種理想的封裝技術解決方案。   

藍牙系統一般由無線部分、鏈路控制部分、鏈路管理支持部分和主終端接口組成，SIP技術可以使藍牙做得越來越小迎合了市場的需求，從而大力推動了藍牙技術的應用。例如，藍牙半導體解決方案BGB202系統級封裝，為移動設備設計人員帶來了真正意義上的技術突破，它在一個封裝內集成了多種技術，將整體藍牙解決方案的尺寸降低到56。BGB202是對面市的BGB102 RF SIP的改進，它在一個超小型封裝內集成了藍牙無線技術功能所需的全部元件(無線電、基帶、ROM、濾波器及其它分立元件)。

(6)軍事電子技術

軍事電子產品具有高性能、小型化、多品種和小批量等特點，SIP技術順應了軍事電子的應用需求，因此在這一技術領域具有廣泛的應用市場和發展前景。SIP產品涉及衛星、運載火箭、飛機、導彈、雷達、巨型計算機等軍事裝備，最具典型性的應用產品是各種頻段的T/R組件。

T/R模塊是整機最關鍵最基本的單元，縮小整機體積必然要從縮小每個T/R模塊的體積入手，SIP技術的出現無疑能大大加快T/R模塊小型化進程。在現代雷達技術中，相控陣雷達，特別是有源相控陣雷達占有十分重要的地位，其中T/R組件是整個雷達的關鍵部件之一。T/R組件的研制成本、穩定性和可靠性決定了整個雷達研制的周期、造價和可靠性指標，因此T/R組件的設計成為各雷達系統設計師關注的焦點。

目前最常用的T/R組件由發射(T)通道、接收(R)通道和公用通道組成。例如，三菱電氣公司研制采用SIP技術的TR組件構成的OPS-24有源多功能相控陣雷達。

Westinghouse公司采用SIP技術生產制作了F22戰斗機的x波段T/R組件，該SIP產品由8個GaAs MMIC芯片、4個GaAs數控接口芯片、若干個功放匹配網絡以及RF旁路電容等構成，互連電路基板為LTCC多層基板，其內部含有22層布線以及多種形狀復雜的空腔結構，線寬/間距均為125微米，與原先的分立模塊相比較，體積和重量縮小了數十倍。

Huges公司利用SIP技術研制出4通道x波段有源相控陣雷達T/R組件，4塊A1N共燒多層陶瓷基板疊裝成1個三維疊層封裝結構，面積僅為32mm×32mm，與原先結構產品相比較，體積減小了86%，殼溫低于125℃，產品可靠性得以明顯的提高。

2. 系統級封裝技術的發展與挑戰

系統級封裝是一種新型的綜合技術，囊括了材料、工藝、電路、器件、半導體、封裝、測試等技術。這意味這項新的技術在成長的過程中要面臨很多困難和挑戰，例如微晶片減薄是SIP增長所要面對的重大技術挑戰。現在的技術可處理厚度為50微米，如果進一步減薄，對于自動設備來說將產生問題：晶片變得過于脆弱，因此更加易碎。此外，從微晶片到微晶片的電子“穿孔”效應將損毀芯片的性能。

另一挑戰是LSI自由組合的技術問題。SIP中使用的LSI必須是KGD（known good die），即經過良品篩選的“確認好的芯片”。但是，大部分LSI廠家還未形成向用戶提供KGD的體制。這說明并不是簡單的將LSI芯片集合在一起，經封裝即可使用的，而是受到諸多因素的制約。此外，還有SIP的發熱問題、設計能簡單化問題、如何處理界面不同等難題。

事實上，系統級封裝不僅是封裝領域的一個技術，它對整個電子制造業都會產生積極影響。主要反映在三個方面：
（1）系統級封裝本身促進電子制造技術進步；
（2）帶動相關制造裝備開發；
（3）促進材料與電子系統共性技術發展；系統級封裝以電子系統小型化、高性能、多功能、高可靠性和低成本為目的。它要求IC不封裝，盡可能裸片，因而促進了WLP和CSP的發展；它要求數字電路、模擬電路和射頻電路集成在一個基板上，促進了設計方法與工具、基板工藝的發展；埋入無源元件促進了功能材料的發展；光學系統的集成促進了光學元件、材料與組裝技術的發展；射頻前端集成促進低損耗介質和磁性介質的開發和使用等。而這些技術并非只是系統級封裝所要求的技術，事實上，它們是電子制造業的共性技術，它們的發展與提高必定促進電子制造業的技術進步。

有人說系統級封裝只是一個概念，不是一個產品或技術。從某種意義上說，這是對的。系統級封裝可以理解為是一個目標。為達到這個目標，我們必須面對所有的挑戰，克服所有的困難。在這個過程中的每一個進步其實就是現有技術的進步，由于是共性技術，就可立即用于現今的生產。總體來看，就是電子行業的進步。