上世纪70年代以来，
晶体管的发明1至60年以来的
集成电路（IC）的发明，我们已经采取了笔记本电脑从大房间，放到我们的口袋里。这是一个令人惊叹的时刻，我们能够通过历史上这两个时刻的创新来影响社会的各个方面。现在，我们正在将计算机从口袋中取出并放入我们的衣服，身体和想象中。
与此同时，我们在与世界各地的其他人交流时完全消除了对电线的需求。我们不需要在世界各地飞行进行面对面交谈，只需按一下按钮即可立即完成。现在，我们不再遭遇“时差”，而是遭受“网络冲击”。现在，我们发现自己处于以与我们与其他人沟通相同的方式谈论和倾听我们的门槛时，现在真是太棒了。当然，计算机现在互相交谈，无需人为干预。人们只能猜到接下来会发生什么。
这些进步为电子设计和半导体行业带来了一些挑战（或者我们应该说是机会）： 1.电子设计的重点已从组件转移到系统。
2.对性能的需求超过了我们的能力和能力。
3.对超低功耗（例如，长电池寿命）的需求已成为新的性能指标。
4.对更快的产品引入周期有持续的需求。
5.通过使用技术实现的创新不再需要我们理解我们正在使用的技术。
在本文中，我们将讨论半导体行业未来的机遇以及它们将如何推动下一轮创新。然后我们将提出如何实现下一轮创新的想法。最后，我们将就我们对这个令人振奋的未来的看法作一些总结性的评论。
机会 半导体行业中发生的一个有趣的变化是从组件到系统的重点转移。也就是说，现在的重点是创建系统设计，然后确定实现该系统所需的最佳组件集，而不仅仅是创建可用于创建系统的组件。这似乎是一个微妙的变化，但是有助于我们继续戈登摩尔博士于1965年设想的整合路径。
1.第一个微控制器是由德州仪器于1971年开发的，其具有类似于所示的框图。
如果我们回顾一下早期的
微处理器和微控制器设备，他们只有很少的集成内存，通常没有行业标准的外设（图1）。将其与现代微处理器（图2）进行比较，这些微处理器是完整的系统，包括所有（使用“全部”这个词有点夸大其词）的完整计算机系统所需的内存和外设。
2.该框图代表了德州仪器（TI）基于AM335xARMCortex-A8的微处理器片上系统。
然而，处理器系统的集成速度和性能提升并没有完全跟上软件和嵌入式系统设计人员对性能的需求，因为他们每年都变得越来越渴望。微电脑时代初期创造新的音频或视频产品的性能要求完全在半导体技术的最先进水平之内。
但我们现在看到了诸如人工智能（AI），机器学习，图像理解和云计算等领域的机遇，这些领域扩展了当代性能的极限。这些应用程序不仅要求获得指数级的更高性能，还希望更好地集成异构组件，如FPGA，GPU，硬件加速器和目标应用程序的
处理器。这些要求正在推动性能要求远远超出摩尔定律。五
与此同时，我们看到计算机系统在缩小，最终目标是“智能尘埃”的概念。为了实现这一目标，重点从驱动性能转变为降低功耗，最终使用与体热一样少的能量为这些设备供电。
在过去的10年中，随着智能设备的出现，电子消费行业一直处于竞争状态，将半导体创新推向前所未有的水平。随着设计服务细分市场的预测与成长至2018年间7.24％的年均复合增长率到2023，8出现了各种方式的消费电子公司一致的需求可能减少通过抽象琐碎的任务消除他们投资引进新产品的努力系统设计。
最后，未来机遇中最有趣的方面是能够使用技术而无需深入了解它。像Arduino，9RaspberryPi，10和BeagleBone11这样的平台使创意非工程师能够利用这项技术在他们激情的领域进行创新。随着这个非技术创意社区开始为半导体设备创造新的要求，确保以有意义的方式满足这些要求非常重要。目标是消除围绕电子设计和制造的越来越高的进入壁垒。
系统级封装解决方案 成功创建任何解决方案的关键是首先找到需要实现的方法，然后找到使其成为可能的技术。对于半导体行业而言，该解决方案需要使系统设计人员和产品开发人员能够简化产品设计，同时在性能和功能方面提供他们所需的功能，从根本上解决前面描述的每个机会。我们认为解决方案在于系统级封装（SiP）（图3）。
3.系统级封装将各种半导体元件和无源器件集成到一个封装中，使硬件小型化，同时简化设计和制造。
所提出的SiP解决方案应满足基本要求，否则其有用性受到限制。要求是：
将各种有源半导体元件和无源元件集成到一个系统中，其中有源元件可以是微处理器，存储器，专用处理设备，模拟电路，电源管理和传感器。
最终实现和系统占用空间的小型化。
可扩展性允许小批量机会获得高容量机会，而无需成本负担到任何一端。
能够提供常用子系统的系统级硬件子模块。您可以将此子系统称为包（SSiP）。
通过设计和互连方法的灵活性，快速，低成本，原型设计和测试替代方案。
这就是“半导体世界中的优点”这一概念与“系统世界中的优点”概念的完美结合。例如，扇出晶圆级封装（FO-WLP）的概念12已经开发出13,14，以允许创建缩小IC的特征尺寸的半导体器件，超出系统设计的物理限制。结果是采用太小而不能用作系统级元件的半导体芯片，并将它们放入更大的封装中，由低成本材料制成，这些材料足够大，可用于系统设计。这些较大的封装元件的尺寸使它们能够用于印刷电路板（PCB）以创建定制系统。
这种当前存在的技术是一种提出的解决方案，它解决了我们讨论的一些机会。虽然它是朝着正确方向迈出的一步，但它并不能满足系统组件的所有要求。它部分地解决了设计和制造问题的复杂性，但不允许小型化或更高级别的集成，这两者都可以在SiP解决方案中解决。当我们在本系列中讨论更多有关拟议的SiP解决方案时，我们将深入研究如何满足这些要求（图4）。
4.SiP技术可以解决许多现有的电子设计和制造问题，从而可以更快，更容易地开发电子产品。
最后，描述SiP技术的目标区域和市场非常重要，因为半导体行业的要求也非常多样化。这些要求有时可能包括可能不适合SiP框架的专用功能和定制硬件。但是，对现有SiP架构的改进和改进可以帮助解决大多数用例。本系列文章的目标是为系统级封装技术提供引人注目的价值主张，同时解决它如何应对本文中介绍的机遇带来的挑战。
展望未来 已经实现了显着水平的半导体集成，并且消费者已经通过更小和更好性能的智能电话和其他电子设备从中受益。随着我们开发2.5D和3D集成的新方法，降低成本并提高可制造性，重要的是从需求和技术的角度来看待更大的图景并以有意义的方式连接它们。
电子系统设计的更大图景是拥有一个以系统为中心（SiP和PCB）和以组件为中心（SoC）的设计流程。设计流程的以系统为中心的部分需要能够集成各种半导体器件，每个半导体器件都使用自己的优化工艺制造，以及数百个无源器件。
最后，从IC创建到系统创建的整体设计流程需要经济地向上或向下扩展（包括体积和成本），而不会给设计流程的任何一端带来负担。我们将在本系列的未来文章中看到系统级封装技术如何在解决许多设计和制造问题的同时提供一个完美的最佳点，同时解决新的机遇和要求。
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