系統級封裝導論：整體系統微型化（簡體書）

譯序

半導體產業是國民經濟和社會發展的戰略性、基礎性產業，是電子信息產業的核心與基礎，是各國搶占經濟制高點、提升綜合國力的重要領域，國際上一些國家把它譽為保障國家安全的產業，所以它是一個衡量國家經濟科技發展和國家實力的重要標準。繼1947年發明了晶體管、1958年發明集成電路之后，半導體產業一直保持著旺盛的生命力。IC沿著“摩爾定律”的規律發展，已經實現線寬22nm，正向11nm邁進，開始進入后摩爾時代，即延伸摩爾定律：微型化、多樣化、低成本、超越CMOS(互補金屬氧化物半導體)器件。
系統級封裝(SOP)是摩爾定律以外的多樣化發展的結果，它是與片上系統(SOC)并行發展起來的一種新技術。片上系統是指將系統功能進行單片集成的電路芯片，該芯片加以封裝就形成一個系統的器件。系統級封裝是指將多個半導體裸芯片和可能的無源元件構成的高性能系統集成于一個封裝內，形成一個功能性器件，因此可以實現較高的性能密度，集成較多的無源元件，最有效地使用芯片組合，縮短交貨周期。SOP封裝還可大大減少開發時間和節約成本，具有廣闊的應用前景，因此人們對其寄予厚望，并將其視為3D封裝的核心技術。SOP將成為半導體產業創新的重要方向。
為了適應我國電子封裝業的發展，滿足廣大電子封裝領域的企業、科研院所工作者對電子封裝方面書籍的迫切需求，中國電子學會電子制造與封裝技術分會成立了《電子封裝技術叢書》編輯委員會，組織系列叢書的編輯、出版工作。
近幾年來，叢書編輯委員會已先后組織編寫、翻譯出版了《集成電路封裝試驗手冊》(1998年電子工業出版社出版)，《微電子封裝手冊》(2001年電子工業出版社出版)，《微電子封裝技術》(2003年中國科學技術大學出版社出版)，《電子封裝材料與工藝》(2006年化學工業出版社出版)，《MEMS/MOEMS封裝技術》(2008年化學工業出版社出版)，《電子封裝工藝設備》(2012年化學工業出版社出版)，《電子封裝技術與可靠性》(2012年化學工業出版社出版)共七本圖書。《系統級封裝導論》一書是這一系列的第九本。該書出版后，正在編纂中的系列叢書之五《光電子封裝技術》、之十《三維電子封裝的硅通孔技術》將會陸續出版，以饗讀者。
《系統級封裝導論》譯自美國Rao R.Tummala(拉奧R圖馬拉)，Madhavan Swaminathan(馬達范·斯瓦米納坦)所著的“Introduction to SystemonPackage(SOP)：Miniaturization of the Entire System”。該書的內容涉及片上系統(SOC)、堆疊式IC和封裝(SIP)、混合信號(SOP)設計、射頻系統級封裝(RF SOP)、集成芯片到芯片的光電子系統級封裝、內嵌多層布線和薄膜元件的SOP基板、混合信號(SOP)可靠性、MEMS封裝、晶圓級SOP、系統級封裝(SOP)散熱、系統級封裝(SOP)模塊及系統的電測試、生物傳感器SOP等技術。該書對從事電子封裝業和電子信息裝備業以及相關行業的科研、生產、應用工作者都會有較高的使用價值。對高等院校相關師生也有一定的參考意義。
我相信本書中譯本的出版發行將對我國電子封裝及電子信息裝備業發展起到積極的推動作用。我也向華中科技大學參與本書譯校的劉勝教授及全體師生和出版社的工作人員，表示由衷的感謝。


譯者的話

系統級封裝(SystemonPackage，SOP)是系統層次的封裝概念。它是指將器件、封裝、系統主板縮小到一個具備所有功能需求的單系統中的封裝。這樣一個包含多集成電路芯片(ICs)的單系統封裝，通過對數字、射頻(RF)、光學、微機電系統(MEMS)的協同設計和制造，提供了所有的系統功能以及在集成電路中或者系統封裝中的微傳感器功能。
本書英文原版“Introduction to SystemonPackage(SOP)：Miniaturization of the Entire System”是目前電子封裝領域關于系統級封裝技術的一本重要著作。原書作者Rao R. Tummala教授和Madhavan Swaminathan教授都長期從事微電子、微系統研究工作。尤其是Tummala教授，他是美國國家工程院院士，IBM會士，IEEE會士，佐治亞理工學院材料科學與工程學院講座教授，美國國家科學基金會工程研究中心(ERC)下的微系統封裝研究中心(PRC)主任。他是電子封裝領域的權威人士。本書詳細收錄了國際知名學者近年來在系統級封裝領域的最新研究成果。
本書第1章首先對系統級封裝技術進行了概述性介紹；第2章介紹了片上系統(SOC)技術；第3章介紹了集成電路和封裝的堆疊(SIP)；第4～6章分別詳細介紹了混合信號、射頻、集成芯片到芯片光電子的SOP設計及實現；第7章介紹多層布線和薄膜元件的SOP基板；第8章對混合信號SOP的可靠性進行了分析；第9、10章介紹了MEMS封裝以及晶圓級SOP的最新研究工作；第11章著重講述系統級封裝熱管理問題；然后，第12章對系統級封裝模塊和系統的電測試各種方法進行了分析；最后，第13章介紹了生物傳感器系統級封裝概念和應用。
本譯著是在中國電子科學研究院副院長、中國電子學會常務理事、中國電子學會電子制造與封裝技術分會理事長、中國半導體行業協會副理事長畢克允教授的建議和鼓勵下，由華中科技大學機械科學與工程學院微系統中心主任劉勝教授牽頭，在中心全體師生員工共同努力下，并在非常緊湊的時間內完成的。劉勝教授的幾名同事，如能動學院的羅小兵教授等，也提供了大量的幫助，聯合他們的研究生們加入翻譯工作。本書前言部分和序由王愷主要翻譯，第1章由萬志敏主要翻譯，第2章由陳浩和陳全主要翻譯，第3章由曹斌和蔡明先主要翻譯，第4章由呂植成和趙志力主要翻譯，第5章由曹鋼主要翻譯，第6章由趙爽和王佳鑫主要翻譯，第7章由吳步龍、楊亮和焦峰主要翻譯，第8章由陳星和張芹主要翻譯，第9章由劉超軍和王宇哲主要翻譯，第10章由劉孝剛和劉川主要翻譯，第11章由毛章明和陳全主要翻譯，第12章由宋劭和申智輝主要翻譯，第13章由高鳴源主要翻譯，縮略語部分由胡程志主要翻譯。劉勝教授承擔全書統稿、審譯工作和部分較難章節的翻譯工作。另外，劉孝剛參與前言、第1～3章、第11章審校工作，以及后期全書的修改工作，聞銘參與第4、5、13章審校工作，李水明參與第6章審校工作，李操參與第7章審校工作，陳星參與第8章審校工作，曹鋼參與第9章審校工作，師帥參與第10章審校工作，楊元文以及北京信息工程大學繆敏教授參與第12章審校工作。對大家一并表示感謝。
同時，也要感謝華中科技大學數字制造裝備與技術國家重點實驗室對本書的翻譯工作給予的大力支持。
需要指出的是，本書的內容僅代表原作者個人的觀點和見解，并不代表譯者的觀點。尤其是書中關于SOP以及SIP(SysteminPackage)的概念問題完全遵從英文原文，本書譯者不參與對這兩個概念的爭論。
另外，由于本書內容較多且新，許多術語以及圖片盡量維持并體現原義；對原書中的一些印刷錯誤或明顯單詞拼寫等錯誤，以及其他需要商榷的地方，以“譯者注”表明。同時，由于譯者的理解問題以及系統封裝內容跨度大等原因，本書難免有錯譯、誤譯以及不妥之處，懇請廣大讀者給予原諒并指正。

譯者



英文版序

1994年，我很榮幸地作為佐治亞理工的新任校長受邀參加了我校第一個國家自然基金(NSF)優秀中心——微系統封裝研究中心的開幕式。該中心由拉奧R圖馬拉(Rao RTummala)教授領導，旨在采用創新的方法將眾多芯片封裝成超級微型化的單一組件系統，以實現多種功效。通過中心的贊助，我校不同領域的專家與來自全國乃至全世界的其他大學或者工業界中有想法的專家們走在一起，組建了一個強大的團隊，共同努力擴大單個影響力。這對于佐治亞理工來說是第一次。這是一個大膽的嘗試，不僅需要最好的技術理念，而且還需要有一個新方法用于系統試驗平臺研究，牽涉到教師、學生以及信息管理的高度多元化的團隊。這是一個高風險、同時也是高回報的策略。
所有佐治亞理工需要的教師專家并不是一開始就可以全部到位。我相信，如此激動人心的前景，將吸引著更多有才華的人員加入我們。我們也認識到需要先進的設備，包括大量特殊用途的超凈間基礎設施。基于這些投入與Tummala教授的領導，將使佐治亞理工在基于系統級封裝(SystemonPackage，SOP)的超微小系統化這個重要研究領域，在眾大學中處于先驅的位置。
從1995年到2007年，本書中所描寫的SOP技術一直得到了NSF、工業界與佐治亞理工研究聯盟的支持。在該時期內，中心人員來自于佐治亞理工的電氣、機械、材料科學與化學化工各個院系，且有55位教師和高級研究員來自全球160個公司。另外還有600名出色的博士生與碩士生參加了開拓性的SOP研發工作，同時他們現在正在作為工業界的領導使用他們在佐治亞理工開發出的SOP技術來驅動下一個時代的發展。
本書介紹的SOP技術將使未來20年中電子與生物電子系統體積縮小到目前的一千分之一，甚至一百萬分之一。它介紹了系統集成定律的概念，被認為是用于整個系統微小化的電子學第二定律。它補充了眾所周知的集成電路(IC)摩爾定律，摩爾定律主要應用于系統的小部分。SOP使得最小化以及系統功能多樣化成為可能，它將促使消費電子、醫療、能源與交通等領域新一代產品的誕生。
我校以及全世界的教師將會發現本書是教育后輩學生SOP技術的有用資源。我要向Tummala教授和他的團隊帶來了佐治亞理工第一個國家自然基金優秀中心表示祝賀，同時為將其帶入下一個嶄新的階段而出版這本杰出著作表示祝賀。

Wayne Clough
佐治亞理工學院校長