集微直播間自開(kāi)播以來(lái)獲得了大量來(lái)自行業(yè)的關(guān)注與好評(píng)。其中“集微公開(kāi)課”欄目聯(lián)合行業(yè)頭部企業(yè)，通過(guò)線上直播的方式分享精彩主題內(nèi)容，同時(shí)設(shè)立直播間文字提問(wèn)互動(dòng)環(huán)節(jié)。集微網(wǎng)希望將“集微公開(kāi)課”欄目打造成中國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)最專業(yè)、優(yōu)質(zhì)的線上培訓(xùn)課程，深化產(chǎn)教融合，助力中國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

第三十九期“集微公開(kāi)課”于12月17日（周四）上午10:00直播，邀請(qǐng)到了芯和半導(dǎo)體SiP事業(yè)部總監(jiān)胡孝偉、高級(jí)技術(shù)支持經(jīng)理蘇周祥、高級(jí)技術(shù)支持工程師翁寅飛，帶來(lái)了以《5G射頻芯片封裝設(shè)計(jì)的最新解決方案》為主題的精彩演講。

國(guó)內(nèi)EDA行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)芯和半導(dǎo)體成立于2010年，距今已經(jīng)走過(guò)了10個(gè)年頭。經(jīng)過(guò)多年的厚積薄發(fā)，如今芯和集首創(chuàng)革命性的電磁場(chǎng)仿真器、人工智能與云計(jì)算等一系列前沿技術(shù)于一身，提供覆蓋芯片、封裝到系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈仿真EDA解決方案。其EDA產(chǎn)品和方案擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在各種半導(dǎo)體先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和先進(jìn)封裝上都得到了驗(yàn)證，并在5G、智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

芯和也是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)入SiP市場(chǎng)的領(lǐng)先供應(yīng)商，擁有自主創(chuàng)新的濾波器和系統(tǒng)級(jí)封裝設(shè)計(jì)平臺(tái)，為手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)客戶提供射頻前端濾波器和模組，在全球5G射頻前端供應(yīng)鏈中扮演重要角色，被Yole評(píng)選為全球IPD濾波器領(lǐng)先供應(yīng)商。

5G時(shí)代下，SiP面臨哪些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)？芯和有哪些5G射頻芯片封裝設(shè)計(jì)的最新解決方案，本期公開(kāi)課的三位嘉賓帶來(lái)了詳細(xì)的解析。

5G射頻前端濾波器的趨勢(shì)、挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)

隨著5G商用的啟動(dòng)，射頻前端市場(chǎng)因更多額外頻段的載波聚合和MIMO技術(shù)迎來(lái)新一波高速增長(zhǎng)。濾波器在全球射頻前端市場(chǎng)中占最大份額，其出貨量將會(huì)從2018年的530億顆增長(zhǎng)到2025年的約1000億顆，年增長(zhǎng)率接近兩位數(shù)。而一套成熟且兼顧各種濾波器工藝和設(shè)計(jì)的的EDA工具，可極大的提升射頻前端模塊的設(shè)計(jì)成功率和時(shí)效性。

芯和半導(dǎo)體SiP事業(yè)部總監(jiān)胡孝偉指出，5G對(duì)射頻硬件帶來(lái)諸多影響。首先，最顯著的變化之一就是頻段高頻化趨勢(shì)十分明顯，最高可以到毫米波頻段，同時(shí)5G為了實(shí)現(xiàn)高速的傳輸，所使用的頻段的數(shù)量和帶寬也顯著增加。其次，射頻前端方面則呈現(xiàn)出明顯的模塊化趨勢(shì)，種類更加豐富。因?yàn)楝F(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)于射頻前段的尺寸要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的分離式元器件已經(jīng)無(wú)法滿足這種要求，所以它的占比在持續(xù)降低。此外，濾波器的種類也更趨于多樣，相對(duì)于傳統(tǒng)的分離元器件方案，IPD、SAW和BAW占比上升，主流趨勢(shì)是和其他器件集成為模組。

“射頻模組對(duì)于濾波器的選擇，主要取決于模組本身的性能和頻率的要求。目前常用的濾波器是IPD、SAW和BAW，而針對(duì)不同的應(yīng)用和需求，采用不同類型的濾波器能達(dá)到最優(yōu)的性能?！焙ケ硎?。

根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Yole的報(bào)告，2025年整個(gè)的濾波器市場(chǎng)的出貨量可達(dá)1000億顆。從2018年到2025年，濾波器的整體的出貨量實(shí)現(xiàn)了翻倍，年增長(zhǎng)率接近了20%。

基于這樣的背景，胡孝偉表示：“沒(méi)有一種濾波器技術(shù)可以適應(yīng)所有的需求，為了滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，各種濾波器技術(shù)都會(huì)并存發(fā)展。整個(gè)濾波器市場(chǎng)非常龐大，不過(guò)當(dāng)前市場(chǎng)主要集中在國(guó)際大廠手里，如何讓我們的模組和濾波器產(chǎn)品更快得到市場(chǎng)的認(rèn)可是現(xiàn)在要思考的主要課題之一。”

芯和一直與代工伙伴合作，為移動(dòng)和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的fabless或模塊公司提供濾波器解決方案。據(jù)胡孝偉介紹，芯和提供的全套濾波器解決方案具有三個(gè)優(yōu)勢(shì)，一是豐富的濾波器技術(shù)，包括IPD （HRSi，GaAs，TGV）、SAW和BAW；二是與晶圓廠/封裝廠形成了牢固的合作伙伴關(guān)系；三是定制的濾波器設(shè)計(jì)平臺(tái)XDS大大提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)迭代，加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間。

胡孝偉還列舉了幾個(gè)芯和的成功案例，包括overview、5G射頻前端的IPD產(chǎn)品、集成于PA模塊的耦合器、集成于天線開(kāi)關(guān)模塊ASM的低通濾波器LPF、Diplexer、5G NR（N77/N78/N79）寬帶BPF、IPD2工藝N77濾波器、SAW工藝GPS濾波器等。

值得一提的是，芯和被Yole評(píng)為IPD濾波器設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)者，芯和憑借著完備的供應(yīng)鏈體系和不停優(yōu)化的工具，能夠給客戶提供最合適的解決方案。

5G高性能封裝的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)

先進(jìn)工藝的發(fā)展推動(dòng)了SiP封裝技術(shù)的持續(xù)革新。SiP封裝技術(shù)的發(fā)展大致分為陶瓷封裝、有機(jī)或薄膜封裝與3D封裝三個(gè)階段。

芯和半導(dǎo)體高級(jí)技術(shù)支持經(jīng)理蘇周祥指出，隨著5G的到來(lái)，現(xiàn)在的封裝方式也越來(lái)越多?！澳壳氨容^常見(jiàn)封裝方式的主要有兩種，一種是應(yīng)用于手機(jī)里面的SiP，另一種是應(yīng)用于HTC行業(yè)的SiP封裝。”

蘇周祥指出，隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，手機(jī)的射頻前端也呈現(xiàn)模組化的趨勢(shì)。

在手機(jī)的射頻前端里出現(xiàn)了各種各樣的SiP或者模組箱。而從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，射頻前端SiP從2018年的30億美元，預(yù)計(jì)到2023年將會(huì)增長(zhǎng)到49億美元。其中，PAMiD增長(zhǎng)最快，占比從2018年的23%將會(huì)增長(zhǎng)到2023年的39%。

從HPC市場(chǎng)來(lái)看，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)、云端等多種計(jì)算應(yīng)用的相互融合，需要更強(qiáng)大的高效能運(yùn)算（HPC）芯片支持，而 HPC芯片需要高速率，大帶寬的數(shù)據(jù)交換。

據(jù)蘇周祥介紹，先進(jìn)封裝的異質(zhì)集成SiP技術(shù)主要是2.5D Interposer和EMIB。

SiP技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)也遇到了挑戰(zhàn)，SiP技術(shù)在 Mobile上的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在片上射頻無(wú)源器件的電磁場(chǎng)仿真、射頻前端器件和封裝之間的電磁耦合和WB， FC封裝的建模和S參數(shù)快速提?。籗iP技術(shù)在HPC上的挑戰(zhàn)則是TSV過(guò)孔矩陣的精確建模與仿真、高密度HBM走線的建模與仿真、復(fù)雜封裝基板自生的耦合效應(yīng)和芯片的驅(qū)動(dòng)能力。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，芯和推出了Metis系統(tǒng)級(jí)封裝仿真平臺(tái)，以其多尺度快速電磁算法、智能化網(wǎng)格剖分、兼容IC、封裝和PCB的流程可以讓工程師快速提取和分析SiP。

據(jù)悉，Metis的多尺度電磁算法可以輕松解決芯片-封裝-PCB聯(lián)合仿真所帶來(lái)的不同尺度的問(wèn)題。另外，在Metis中，芯片設(shè)計(jì)和封裝設(shè)計(jì)是分開(kāi)的，不同的Team有著不同的設(shè)計(jì)環(huán)境。芯片與封裝并行設(shè)計(jì)，可以減少出錯(cuò)，減少迭代。

5G射頻芯片無(wú)源電磁仿真解決方案

芯和半導(dǎo)體高級(jí)技術(shù)支持工程師翁寅飛指出，5G以及先進(jìn)工藝的演進(jìn)對(duì)射頻前端設(shè)計(jì)，特別是無(wú)源提取，提出了更高的要求。其中的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在：互聯(lián)尺寸縮小、規(guī)模增大；高頻需求；需要支持不同襯底；要支持先進(jìn)工藝。

翁寅飛特別談到了5G RFIC的發(fā)展呈現(xiàn)著兩個(gè)趨勢(shì)：一是RFIC需要支持更多頻段、更高頻率；二是射頻前端SiP趨勢(shì)化、支持多種工藝。

翁寅飛介紹，集成電路工藝在30年的演進(jìn)過(guò)程中可以大致分為三個(gè)階段，第一階段是3μm-0.13μm，這個(gè)階段遵循摩爾定律，能夠很輕松地縮小晶體管的尺寸；第二階段是90nm-28nm，到了28nm工藝，摩爾定律的推動(dòng)越來(lái)越緩慢，取而代之的是材料更新；第三階段是28nm以后的先進(jìn)工藝，材料更新已發(fā)揮到極致，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新隨之而來(lái)。

他指出，在工藝的不斷發(fā)展下，無(wú)源器件模型的挑戰(zhàn)在于傳統(tǒng)的方法迭代周期較長(zhǎng)且不夠精準(zhǔn)，基本的晶圓代工pecell已不能滿足設(shè)計(jì)師對(duì)PPA的需求，用戶定義的pcell在28nm節(jié)點(diǎn)下也變得更加復(fù)雜。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，芯和IRIS和iModeler為工程師提供精確、快速和簡(jiǎn)單易用的電磁仿真解決方案，解決了5G射頻前端復(fù)雜的版圖無(wú)源提取和器件建模問(wèn)題。

其中，IRIS支持多種工藝，并且已經(jīng)在Foundry的多個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)得到驗(yàn)證。IRIS擁有操作簡(jiǎn)單易用、多種工藝格式支持、仿真iCell管理、模板化曲線繪制、支持多種電路仿真視圖、工藝角掃描、分布式并行計(jì)算等功能和特點(diǎn)。

另外，芯和還提供差異化的電磁場(chǎng)仿真技術(shù)，提供完備的算法、智能mesh、并行計(jì)算能力等。
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