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座艙因為安全等級低，并且需要快速迭代，因而很適合SIP技術(shù)的落地。
智能座艙已成為車輛新的價值增長點，消費者買車時越來關(guān)注車輛的智能化及科技感了，而其核心就是SOC；此外，智能座艙也呈現(xiàn)出“消費電子化”趨勢，因為8155就是車規(guī)版的手機芯片855。
基于車載可靠性要求及芯片車規(guī)認(rèn)證的原因，車載電子技術(shù)的發(fā)展一直是落后于消費類電子的，通常來講至少落后3～5年。高通在2019年推出的智能座艙平臺SOC SA8155P系列，其基礎(chǔ)設(shè)計源于2018發(fā)布的驍龍855，從時間上來看，差了一年；但落實到技術(shù)應(yīng)用上，時間差就要兩到三年了。
不過，如果采用了SIP技術(shù)，源于消費電子產(chǎn)品的技術(shù)在智能座艙中的應(yīng)用便會加快，同時，其使用難度和使用成本也會降低。
接下來，我們聊一聊SIP技術(shù)。
SIP的定義及其優(yōu)勢
所謂SIP，是指系統(tǒng)級封裝(System in Package)，類似于我們經(jīng)常談到的SOC（System on chip，系統(tǒng)級芯片），SOC是在一個chip上做了個系統(tǒng)，比如手機的SOC芯片，就是在一個chip上集成了一系列的其他集成電路從而實現(xiàn)了一個系統(tǒng)級的功能。
以目前很火的高通座艙芯片SA8155來舉例，這個SOC集成了以下電路：
CPU+GPU
DSP+NPU
音頻+視頻-攝像頭處理及接口
其他接口如USB、PCIe等，還有一些通用I/O
LTE modem、Wi-Fi + Bluetooth可選
并且通過了AEC-Q100 Grade-3認(rèn)證，可以用于車載應(yīng)用。
高通 SA8155P（來源：Qualcomm）
但大家發(fā)現(xiàn)沒有，比起手機用的SOC芯片，SA8155似乎還少點東西？LTE、WiFi、BLE藍牙變成了可選，不標(biāo)配了（手機應(yīng)用可都是標(biāo)配啊）。GPS和NFC呢？沒有，需要外置才行，SOC有接口可以支持。
高通驍龍 855P（來源：Qualcomm）
現(xiàn)在，我們拿4G模組來舉例，看看SIP和SOC有啥差別。
受益于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，4G模組在T-Box產(chǎn)品中得到了大規(guī)模應(yīng)用，在國內(nèi)眾多模組供應(yīng)商中已有不少聲稱可以提供車載解決方案，并推出了車規(guī)級模組。
為方便客戶應(yīng)用，一些車規(guī)級模組在設(shè)計時會極大地簡化原本復(fù)雜的SOC設(shè)計，比如可以把電源芯片（如PMIC芯片）、內(nèi)存（如DDR芯片）、存儲（如eMMC芯片）集成進去，甚至連電源濾波電容都能給你集成進去，如果把模組以一個PCB封裝的形式做成一個大的“芯片”，這就是我們俗稱的“SIP封裝”了。大一點的比如平時我們見到的4G/5G通信模組和其他智能模組，小一點的如WiFi-BLE模組、GPS模組等，實際上都是SIP。
芯片與模組對比（來源：Qualcomm，Quectel）
從尺寸對比上我們可以看出來，SIP比SOC要大得多，封裝上也完全不同，SOC就是一個芯片，被動器件一般是集成不進去的，而SIP則大多是基于PCB封裝（綠色的PCB基底很容易識別，也有采用環(huán)氧樹脂封裝的，這就和芯片很像了），被動器件集成也是很成熟的技術(shù)。
SIP封裝舉例（來源：heraeus.com）
SIP相比SOC有哪些優(yōu)勢呢？筆者查閱了大量相關(guān)資料，匯總?cè)缦拢?/p>
(1) 更高的集成度，比如可以集成電源、晶體、存儲器、濾波器件；
SIP的高集成度優(yōu)勢（來源：octavosystems.com）
(2) 小型化優(yōu)勢，相比于傳統(tǒng)的PCBA設(shè)計，帶來更高的集成度，比如三疊層芯片技術(shù)；
SIP的小型化優(yōu)勢（來源：octavosystems.com）
(3) 靈活性高，可依照客戶或產(chǎn)品的需求進行定制化；
(4) 降低生產(chǎn)及制造成本，比如PCB層數(shù)降低50%，面積減小50%以上，PCB貼片點位減少及貼片工藝要求降低帶來的成本節(jié)約；
(5) 更高的可靠性及更低的故障率——一個SIP封裝減少了數(shù)百個焊點及潛在故障點，同時使SOC免受環(huán)境條件的影響；
(6) 大幅降低測試及調(diào)試難度，無需專業(yè)設(shè)備即可上手使用；
(7) 大幅降低使用復(fù)雜度及開發(fā)難度，甚至SIP供應(yīng)商還可以提供系統(tǒng)軟件包服務(wù)，進而縮短開發(fā)周期及降低開發(fā)成本；
SIP的小型化優(yōu)勢（來源：octavosystems.com）
(8) 幫助Tier 1將設(shè)計精力轉(zhuǎn)移至系統(tǒng)功能，進而為客戶創(chuàng)造更大的價值；
(9) 降低供應(yīng)鏈成本。SIP封裝減少了大量的元器件，進而簡化了供應(yīng)鏈，這可以從三個方面降低成本：一是降低供應(yīng)商管理成本，二是降低器件的庫存成本，三是降低了采購成本（這個很容易理解，類似于車輛的零整比概念）。
那么哪些產(chǎn)品適合做成SIP形式呢？筆者認(rèn)為：
技術(shù)角度：做成SIP可靠性更高，體積更小，性能更好，比如電動車用的IGBT模塊，Sic模塊等；
成本角度：做成SIP更便宜；
應(yīng)用角度：做成SIP應(yīng)用更簡單，或者基于應(yīng)用需求，要求做成SIP的，比如LED模組，或多通道激光器件。
大部分的SIP封裝是基于特定芯片組的，這可以大幅降低用戶使用難度、縮短開發(fā)周期、降低設(shè)計成本，特別是非常適合技術(shù)實力較低、產(chǎn)品量小的小公司，或應(yīng)用多變，量不大的商用車應(yīng)用，以及乘用車新車型前期。
特別是對于射頻或通信類應(yīng)用，SIP似乎是更好的選擇。比如T-Box車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，采用SIP后就不需要客戶再使用專門測試設(shè)備進行調(diào)試了（首先設(shè)備很貴，其次調(diào)試對專業(yè)性要求很高，調(diào)試難度很大），SIP供應(yīng)商會幫你做好。
SIP的優(yōu)勢總結(jié)（來源：octavosystems.com）
SIP的車規(guī)級
接下來我們講一下SIP的車規(guī)級問題。
在AEC-Q104規(guī)范發(fā)布之前，MCM和SIP等復(fù)雜多芯片模組的制造商應(yīng)該采用哪種標(biāo)準(zhǔn)對其進行車規(guī)級測試，這是一個長期困擾IC設(shè)計公司和Tier 1的問題。所以AEC-Q104規(guī)范一經(jīng)發(fā)布，就引起了行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。
AEC-Q104是AEC與Intel、Infineon、Microchip, NXP, Onsemi、TI等公司一起制定的，是行業(yè)首個適用于MCM和SIP、定義了BLR（Board Level Reliability板級可靠性）測試的標(biāo)準(zhǔn)。這解決了什么問題呢？
隨著車輛電動化智能化及輔助駕駛技術(shù)的發(fā)展，原來元器件級采用AEC標(biāo)準(zhǔn)，零部件級采用ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)，而對MCM和SIP，沒有適用標(biāo)準(zhǔn)，AEC-Q104剛好回答了這個問題。
在《5萬字長文說清楚到底什么是“車規(guī)級”》一文中，我們詳細解讀了AEC-Q104，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)部分我們就不再贅述了。我們主要看下如果你是做SIP或者是要用SIP的話，AEC-Q104對你有什么幫助。
對于SIP制造商，AEC對子器件（sbu-components）有詳細的建議和規(guī)定，簡單來講就是強烈建議你去使用全部符合AEC-Q認(rèn)證的器件去做MCM，綜合起來就是以下三點：
(1) MCM要全部采用AEC認(rèn)證的器件；
(2) 然后只需要進行Group H測試即可；
(3) 否則的話你就得把所有測試項全來一遍；
AEC-Q104標(biāo)準(zhǔn)測試方法（來源：aecouncil.com）
而對于SIP使用者，對那些聲稱 “車規(guī)級”的SIP或某些模組，要區(qū)分一下看有沒有通過AEC-Q測試。如果僅僅只是核心芯片有AEC-Q，或聲稱溫度范圍達到了車載應(yīng)用的最低85度要求，制造工廠有個IATF16949或PPAP，然后就敢說自己是 “車規(guī)級”的，大家要擦亮眼睛。
某通信模組的 “車規(guī)級”
上面是一個反面典型，下面我們看個正面榜樣。2022年初就有新聞?wù)f國內(nèi)的一個科技公司為行業(yè)客戶深度定制的智能座艙模組已通過AEC-Q104車規(guī)級認(rèn)證，且已經(jīng)裝車量產(chǎn)，筆者認(rèn)為這算是車載座艙SIP一個好的開端吧。
某款通過Q104車規(guī)級智能座艙SIP（來源：網(wǎng)絡(luò)）
智能座艙芯片的未來會是SIP嗎？
SIP封裝技術(shù)的眾多優(yōu)勢使其不僅可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，而且在包括智能手機、手表等消費領(lǐng)域也有非常廣闊的市場。
以目前很火的智能硬件為例，廠商在設(shè)計智能可穿戴設(shè)備時，主要面臨的挑戰(zhàn)是如何將眾多的需求功能全部放入極小的空間內(nèi)，導(dǎo)致整體硬件設(shè)計及整合難度極大，整合后還需要考慮系統(tǒng)板級兼容性，而SIP封裝將大量原件整合后，集成度大幅提高，系統(tǒng)設(shè)計大幅簡化。
蘋果就一直在手機上應(yīng)用SIP技術(shù)，從第1代到第6代，WiFi全部都是使用Murata的SIP，而在Apple Watch以及iphone 7以后已全面采用SIP封裝技術(shù)。行業(yè)巨頭的推動將會使SIP技術(shù)的普及發(fā)展更為順利，同時我們也要看到SIP也正在成為后摩爾定律時代行業(yè)發(fā)展的新助力。
現(xiàn)在，回到標(biāo)題，對于座艙芯片，或者說車載應(yīng)用，SIP會是發(fā)展方向嗎？
前面我們也說過，基于可靠性的原因，車載電子是落后于消費類電子的，但隨著自動駕駛及車輛智能化技術(shù)的發(fā)展，智能座艙技術(shù)未來有望擺脫近半個世紀(jì)以來一直落后于消費類技術(shù)的魔咒。比如Model 3就直接取消了儀表，且有些新能源車也直接將儀表小型化了，而中控屏則變的越來越大。儀表從小變大，又變小，直至消失；中控屏從無到有，直至變?yōu)檎麄€座艙的中心。
從這種發(fā)展趨勢我們可以看出來，智能座艙可以逐漸脫離汽車的一些安全屬性，向消費領(lǐng)域靠近。這就給了SIP技術(shù)未來應(yīng)用于智能座艙的可能性，因為只有SIP技術(shù)才可以加速消費技術(shù)在座艙的快速迭代，同時降低使用難度及成本。
我們可以對比一下手機應(yīng)用，每年更新的重點就是SOC、內(nèi)存、攝像頭及外觀，那么對應(yīng)到座艙SIP，如果SIP供應(yīng)商能夠解決SIP車規(guī)級問題，新車型換個SIP座艙就直接升級了，那么對Tier1及OEM來講，座艙技術(shù)迭代周期向消費級靠近就指日可待了。
智能座艙芯片的SIP方案適合由誰來做？
講了這么多，誰適合來做智能座艙的SIP呢，是傳統(tǒng)的Tier 2還是Tier 1，還是另有他人？我們大概來探討一下。
汽車行業(yè)有兩個特點，一是對外比較封閉。比如汽車芯片供應(yīng)商的格局又極其穩(wěn)定，技術(shù)迭代也遠沒有消費級那么快，一個芯片，賣十幾二十年都很常見，但消費級供應(yīng)商想進入汽車行業(yè)卻非常困難。
二是其技術(shù)方案的多樣性。汽車行業(yè)有一點估計業(yè)內(nèi)的小伙伴們都習(xí)慣了，但是從外部視角來看可能就會覺著奇怪：怎么每家OEM要求都不一樣，每家Tier 1都是在干定制化設(shè)計的產(chǎn)品，每家產(chǎn)品都不通用？（當(dāng)然，并不絕對，比如博世的ESC+iBooster，就是基本通用的，一套產(chǎn)品打天下；還是要看tier 1與OEM的博弈結(jié)果，看誰的實力更強）
筆者了解到，華為一開始進入汽車行業(yè)就是想做那種標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，可以行業(yè)通吃，每家都能通用，后來發(fā)現(xiàn)汽車行業(yè)完全不是這么玩的——每家OEM都要求定制，從硬件到軟件都要根據(jù)OEM的要求來。我們業(yè)內(nèi)人士都很習(xí)慣了，但是初入局者可能直接就被干懵了。
前段時間的“靈魂論”一出，就立即引來了多方的批評，但吃瓜群眾們不知道的是，并非某一家OEM很“封閉”，而是整個汽車行業(yè)都很封閉，這個沒有辦法，但凡對安全有要求的行業(yè)，大都“封閉”，這是行業(yè)屬性。
按道理來講，封閉性和多樣性是互相矛盾的，但放到汽車行業(yè)，這兩個矛盾點卻又這么和諧地共存著。封閉就會帶來新技術(shù)進入困難，迭代慢；技術(shù)多樣性又會導(dǎo)致通用性低，產(chǎn)品量小，成本高，這都會阻礙SIP技術(shù)的車載應(yīng)用。
從Tier 1角度來講，目前做汽車電子零部件的Tier 1都比較大，有能力提供全方位的軟硬件解決方案。這其中有幾方面考慮：
(1) 上文提到的SIP的“靈活性”只是相對的，即它相比于定制SOC要靈活得多，但相比于Tier 1自己找芯片“拼接”的方案，就不夠靈活了——一旦采用了SIP，Tier 1就不能自己改設(shè)計了，若要改，就得找SIP供應(yīng)商。在這個技術(shù)快速迭代的時代，Tier 1顯然不愿意一點方案修改就要去找SIP供應(yīng)商。
(2) 成本是否可控？前面講SIP的優(yōu)勢時提到的“供應(yīng)鏈成本降低”，這個也是硬幣的正反面，如果降不下來，可能還會更高了都說不定。
(3) 最后供應(yīng)鏈安全可能也是一個原因，比如目前汽車行業(yè)普遍缺芯的情況，SIP方案可能就很危險，而傳統(tǒng)設(shè)計方案則較容易進行設(shè)計更改及芯片替換。
所以目前很少會看到Tier 1直接去用SIP的，一般都是直接基于SOC芯片方案去做的。大的Tier 1自身技術(shù)實力強，產(chǎn)品也有量，可以得到芯片原廠強有力的技術(shù)支持，而用了模組后，Tier 1和Tier 2芯片供應(yīng)商中間可能就夾了個Tier 1.5，大廠就會考慮考慮了。
Tier 1不喜歡直接用SIP的另一個原因，我們可以追溯到SIP的起源：PCBA模塊技術(shù)。PCBA模塊技術(shù)目前還在汽車行業(yè)大量使用，算是SIP的雛形和替代方案。
PCBA（Printed Circuit Board Assembly 印刷電路板組件）模塊技術(shù)——其實就是把特定功能電路做成一個小的電路板模塊，接口可以是插針連接器，也可以是繞著板子周圍的貼片的焊盤，下面就是一個典型的PCBA射頻模塊，可以看出集成了一個IC，外圍有晶體振蕩器及其他被動元件如電阻、電容、磁珠等，還有一個板載天線。
前面我們講SIP時提過，PCBA模塊應(yīng)用比起IC有一個特別大的優(yōu)勢，就是在射頻或通信應(yīng)用方面，模塊貼上就能用，不用設(shè)計PCB天線（做過的小伙伴們都清楚這意味著什么），也不需要再使用專門測試設(shè)備進行校準(zhǔn)及調(diào)試了，省時省事省成本。所以在車載應(yīng)用中，這方面的應(yīng)用是最先發(fā)展起來的，但是也僅限于Tier 1內(nèi)部，而非行業(yè)通用。
PCBA模塊舉例（來源：mokotechnology.com）
PCBA模塊技術(shù)因為技術(shù)難度較低，Tier 1可以直接自己做。非常適合那些模塊化應(yīng)用的功能，組成PCBA模塊后就可以平臺化應(yīng)用了，對產(chǎn)品來講就是貼上就能用，可以有效降低測試成本，縮短開發(fā)周期，避免重復(fù)造輪子。
還有就是，因為汽車零部件的生命周期都很長，核心功能在每個產(chǎn)品上基本上不會變，對Tier 1來講，自研PCBA模塊是一種低成本的模塊化、通用化設(shè)計，何樂而不為呢。
可能有的小伙伴們會說，既然PCBA模塊這么好，為什么沒有供應(yīng)商來做一個行業(yè)通用的模塊呢？這就又要回到前面我們提到的汽車行業(yè)的封閉性和多樣性問題了，另外可能還要考慮成本及供應(yīng)鏈問題。
比如一個PCBA模塊是某個芯片供應(yīng)商用自家芯片做的全家桶解決方案，因為這也是他們最擅長的。然后問題就來了，對Tier 1來講，一是方案可能不是最優(yōu)的，或者功能多了，或者功能少了，或者性能有問題；二是成本很可能不是最優(yōu)的（不過也不一定，全家桶方案也可能給個打包價，成本會更便宜）；三就是供應(yīng)鏈安全問題，這是商業(yè)問題，略過不談。當(dāng)然了，用全家桶方案也有個優(yōu)勢，就是技術(shù)支持和芯片的兼容性會比較好，這個比較容易理解，就像你用蘋果手表配合iPhone肯定最好用一樣。
我們再回到汽車行業(yè)解決方案的多樣性，特別是復(fù)雜的多芯片集成的PCBA模塊，比如用于視頻處理或座艙應(yīng)用的PCBA模塊，業(yè)內(nèi)一般稱之為核心板。這種PCBA都是要用到多家芯片，單個芯片供應(yīng)商就不好來做了，也不擅長，同時Tier 1也不擅長，這時候其實就很適合有專門的Tier1.5來做了。
核心板PCBA模塊舉例（來源：9tripod.com）
整體來講，目前SIP的車載應(yīng)用還不多，但是基于SIP封裝的眾多優(yōu)勢及未來智能座艙的發(fā)展方向來看，SIP技術(shù)還是很有前景的。但是汽車行業(yè)基于其自身的特殊性，SIP車載應(yīng)用的未來，道阻且長。
參考資料：
1. https://octavosystems.com/sip-technology/
2.https://en.ctimes.com.tw/DispNews.asp?O=HK24AC0VAG6SAA00N7
3. http://aecouncil.com/AECDocuments.html
4. https://www.qualcomm.cn/
