前言

电子系统的集成主要分为三个层次，即芯片上的集成、封装内的集成、PCB板级集成。

1958年，Jack Kilby发明了世界第一款集成电路（IC），内含5个元器件，从此，芯片上的集成就开始了。60多年后的今天，在12mm的芯片上可以集成1亿个晶体管，单个芯片上的晶体管数量已经达到百亿量级。随着晶体管特征尺寸逐渐向1nm迈进，芯片上的集成难以为继，摩尔定律也就走到了尽头。

1936年，Paul Eisler发明了世界上第一块PCB，其主要目的也是集成。今天，PCB上的布线密度和组装密度也逐渐趋于极限，多年来已没有明显的提升，并且受芯片封装尺寸的影响，PCB上的器件组装密度也难以继续提高。

1947年，第一款电子封装出现。与IC、PCB不同，电子封装最初并没有集成的概念，其主要的目的是保护芯片、尺度放大以及电气互联，几乎所有的封装都是单芯片封装。直到40多年后，20世纪80年代，电子封装才开始有了集成的概念，其中以MCM多芯片模块最具代表性。随着封装内集成规模的扩大，功能的增强，以及3D集成技术的应用，系统级封装（SiP）技术的概念出现了，并逐渐为人们普遍接受并广泛应用。

现代电子产品先进性的重要指标就是在更小的空间内集成更多的功能，也就是具有更高的功能密度。今天，芯片和PCB上的集成由于技术的原因难以为继，封装内的集成却有着广阔的空间和灵活的实现方法。这正是SiP及先进封装技术近些年广受关注的最主要原因。

SiP是一种封装，更是一个系统，需要从系统的角度去理解SiP。在SiP中实现的系统尺度相对比较微小，因此我们称之为微系统，这也正是本书名称的由来。

笔者近十多年来一直从事SiP技术的研究和SiP项目的研发与技术支持工作，参与了国内几十款SiP产品的开发。在参与这些项目的过程中，笔者了解到越来越多的技术人员对SiP设计、仿真和验证有着迫切需求，设计者都希望自己的SiP项目能取得成功，迫切需要一本全面综合的SiP技术指导书籍。正是基于这种原因笔者编写了此书。

本书分为三部分：概念和技术、设计和仿真、项目和案例，共30章。

其中第1部分、第2部分均由李扬编著，第3部分各章分别由不同的作者编著，全书由李扬统一审核定稿。

第1部分：概念和技术

针对SiP及先进封装技术的发展，以及笔者多年的经验积累，对SiP及相关技术提出了全新思考和原创概念，内容涵盖SiP及先进封装的最新技术介绍，共5章。

➢　第1章　从摩尔定律到功能密度定律，提出了原创概念——功能密度定律，并阐述了电子系统的层次划分方法。

➢　第2章　从SiP到Si³P，基于对SiP概念的深入和全面理解，提出了全新的从SiP到Si³P的概念和思考，并对Si³P的概念进行了详细的阐述。

➢　第3章　SiP技术与微系统，讲述了SiP与微系统的关系，以及SiP技术对微系统概念及发展的影响。

➢　第4章　从2D到4D集成技术，介绍了电子集成技术的概念和演变，涵盖了多种集成技术，并对电子集成技术进行了定义和分类。

➢　第5章　SiP与先进封装技术，讲述了SiP相关的基板技术和集成技术，并介绍了当今最为流行的多种类型的先进封装技术。

第2部分：设计和仿真

依据最新EDA软件平台，阐述了SiP及HDAP的设计仿真验证方法，涵盖了Wire Bonding、Cavity、Chip Stack、2.5D TSV、3D TSV、RDL、Fan-In、Fan-Out、Flip Chip、分立式埋入、平面埋入、RF、Rigid-Flex、4D SiP设计、多版图项目及多人协同设计等热点技术，以及SiP和HDAP的各种仿真、电气验证和物理验证，共16章。

➢　第6章　SiP设计仿真验证平台，介绍了通用的SiP设计流程和基于先进封装的SiP设计流程以及SiP仿真验证流程。

➢　第7章　中心库的建立及管理，介绍了中心库的建立，原理图符号、版图单元、Part库的创建方法，以及中心库的维护和管理等功能。

➢　第8章　SiP原理图设计输入，介绍了网表输入、原理图设计输入、基于DataBook的原理图输入及文件输入/输出。

➢　第9章　版图的创建与设置，介绍了版图模板和项目的创建，版图相关设置与操作，版图布局，以及封装引脚定义优化和版图中文输入。

➢　第10章　约束规则管理，介绍了SiP设计中的约束规则管理以及典型规则设置实例等。

➢　第11章　Wire Bonding设计详解，介绍了Bond Wire模型定义、参数设置以及详细的Wire Bonding设计方法和使用技巧。

➢　第12章　腔体、芯片堆叠及TSV设计，介绍了腔体、芯片堆叠的概念、定义和设计方法，以及2.5D TSV、3D TSV的概念、定义和详细设计方法。

➢　第13章　RDL及Flip Chip设计，介绍了RDL及Flip Chip的概念和应用，以及RDL和Flip Chip的设计方法。

➢　第14章　版图布线与敷铜，介绍了SiP版图布线和敷铜处理的各种操作及应用。

➢　第15章　埋入式无源器件设计，介绍了埋入式无源器件的工艺、材料及设计方法等。

➢　第16章　RF电路设计，介绍了RF SiP技术及设计流程，RF原理图和版图的设计方法以及与RF仿真工具的连接。

➢　第17章　刚柔电路和4D SiP设计，介绍了刚柔电路的概念、设计方法，以及基于基板技术和基于4D集成的 SiP设计等。

➢　第18章　多版图项目与多人协同设计，介绍了多版图项目的概念和设计方法，并介绍了原理图多人协同设计和版图多人实时协同设计的实现方法。

➢　第19章　基于先进封装（HDAP）的SiP设计流程，介绍了先进封装的详细设计流程，以及最新的3D数字化样机技术在HDAP设计中的应用等。

➢　第20章　设计检查和生产数据输出，介绍了设计完成后的DRC设计规则检查方法及各种相关生产数据的输出。

➢　第21章　SiP仿真验证技术，介绍了SiP及HDAP中常用的各种仿真和验证技术。

第3部分：项目和案例

基于实际的SiP项目和产品案例，介绍了多种不同类型的SiP设计、仿真验证和实现方法，对SiP项目的研发具有很强的参考意义，共9章。

➢　第22章　基于SiP技术的大容量存储芯片设计案例，介绍了一款基于SiP技术的大容量存储芯片的研发流程，从方案、设计到生产、测试及应用，由李扬、安军社编著。

➢　第23章　SiP项目规划及设计案例，介绍了SiP项目的规划，设计规则导入，以及SiP产品设计，由诸天瑞、王枭鸿编著。

➢　第24章　2.5D TSV技术及设计案例，介绍了2.5D TSV技术的特点、工艺流程，设计方法以及实际案例等，由徐建编著。

➢　第25章　数字T/R组件SiP设计案例，在简要介绍雷达系统后，介绍了SiP技术的采用、数字T/R组件的电路设计、金属壳体及一体化封装设计，由包孟兼、李培、陆文斌编著。

➢　第26章　MEMS验证SiP设计案例，介绍了一款应用于MEMS验证技术的SiP设计方案、原理图、版图设计、产品组装及测试，由周博远编著。

➢　第27章　基于刚柔基板的SiP设计案例，介绍了一款基于刚柔基板的RF SiP原理、设计方案、电学仿真、热设计仿真、工艺组装实现，由曹立强、吴鹏、刘丰满、何慧敏编著。

➢　第28章　射频系统集成SiP设计案例，介绍了射频系统集成技术、射频系统集成SiP的设计与仿真、组装与测试，由曹立强、田更新编著。

➢　第29章　基于PoP的RF SiP设计案例，介绍了一款基于PoP技术的RF SiP设计案例，包括RF SiP结构与基板设计、SI/PI仿真、热设计仿真，组装和测试等，由曹立强、何毅编著。

➢　第30章　SiP基板生产数据处理案例，介绍了SiP项目中的LTCC、厚膜及异质异构集成技术、Gerber数据和钻孔数据生成、版图拼版和多种掩模生成，由何汉波编著。

本书基本涵盖了SiP项目和产品研发中可能遇到的各种情况和问题。

本书通过原创概念、热点技术、实际案例的结合，全面且深入地讲述了SiP从开始构思到最终实现的整个流程，并使读者从中获益。

笔者致力于将此书编写成一本综合而全面的SiP及微系统设计的技术指导书，虽然尽了最大的努力，力求完美，但是由于笔者水平和知识领域的限制，本书难免会出现纰漏和谬误。恳请专家和广大读者能够给予指正，以便在后续的版本中得到更正。

希望本书的出版能够对SiP及微系统技术的发展起到一定的推动作用。