System-in-Package-Technologie & Fertigung
Fortschrittliche Packaging-Expertise für Multi-Chip-Integration, Miniaturisierung und industrielle Zuverlässigkeit
Mehr Funktionalität in kleinere Formfaktoren zu integrieren und dabei industrielle Zuverlässigkeit zu gewährleisten, erfordert moderne Packaging-Technologien. Ob IoT-Sensoren, Steuergeräte im Automotive-Bereich oder sichere Authentifizierungsgeräte: Die Integration mehrerer Chips, passiver Bauteile und Sensoren in einem einzigen Package entscheidet oft darüber, ob ein Produkt unter rauen Umgebungsbedingungen erfolgreich ist oder nicht.
Klassische Ansätze mit separaten Komponenten auf einer Leiterplatte (PCB) benötigen viel Platz, erhöhen das Risiko von Verbindungsfehlern und begrenzen den möglichen Temperaturbereich. Für Anwendungen mit erweitertem Temperaturbereich (-40 °C bis +85 °C), hoher Schock- und Vibrationsfestigkeit oder langfristiger Lieferverfügbarkeit (10–15 Jahre) stoßen konventionelle Packaging-Lösungen schnell an Grenzen.
Die System-in-Package-(SiP)-Technologie löst dieses Problem, indem sie mehrere Bare Dies, passive Komponenten und Sensoren zu einem einzigen, robusten Modul integriert. Swissbit beherrscht die komplette SiP-Wertschöpfungskette in Berlin – von der Waferbearbeitung über die Systemmontage bis hin zu abschließenden Tests. Das ermöglicht optimierte Lösungen, schnellere Iterationszyklen sowie kundenspezifische Anpassungen – vom Die-Level bis zur Firmware-Konfiguration.
Kerntechnologien im System-in-Package
System-in-Package kombiniert mehrere Halbleiter-Dies (z. B. Speichercontroller, NAND-Flash, Security-Prozessoren) in einem einzigen Modul. So entsteht höhere Funktionalität bei gleichzeitig kleineren Abmassen im Vergleich zu diskreten Einzelkomponenten. Da Bare Dies direkt verarbeitet werden – statt vorverpackter Bauteile – sind Formfaktoren möglich, die mit traditioneller Montage kaum realisierbar sind.
Swissbit nutzt Multi-Chip-Integration im gesamten Portfolio: e.MMC-Bauteile, die Controller- und NAND-Flash-Dies kombinieren, Security Keys, die FIDO2-Prozessoren mit NFC-Controllern integrieren, sowie industrielle Storage-Lösungen, die kompakte und zugleich robuste Designs erfordern.
SiP nutzt spezielle Techniken: Chip-Stacking (vertikale Integration), Side-by-Side-Anordnung (horizontale Integration) und gemischte Integration, bei der beide Ansätze kombiniert werden. Diese Techniken ermöglichen es Entwicklern, die Lösung für spezifische Anforderungen zu optimieren: Chip-Stacking maximiert die Dichte, die Side-by-Side-Anordnung verbessert die thermische Leistung, während die gemischte Integration beide Aspekte in Einklang bringt.
System-on-Package (SoP), eine verwandte Technologie, unterscheidet sich dadurch, dass komplette, bereits verpackte Chips auf ein Substrat montiert werden – statt Bare Dies zu verwenden. SiP erreicht in der Regel eine höhere Integrationsdichte, erfordert aber komplexere Fertigungsfähigkeiten, wie sie Swissbit in der Berliner Fertigung bereitstellt.
Eine kleinere Bauform bringt neue Ausfallmechanismen mit sich: höhere mechanische Belastungen, thermische Herausforderungen und Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Verbindungen. Industrielle SiP-Fertigung begegnet dem durch kontrolliertes Die-Thinning (z. B. Wafer auf 40 µm schleifen), präzises Die-Bonding und robuste Verguss- bzw. Encapsulation-Verfahren, die Wire Bonds vor Umwelteinflüssen schützen.
Für Automotive-, Medical- und industrielle Anwendungen sind Ausfälle keine Option. Genau diese Zuverlässigkeits-Engineering-Kompetenz unterscheidet Consumer-Packaging von industrietauglichen SiP-Lösungen.
Swissbit SiP-Fertigungskompetenzen
Aufbautechnologie
Wirebonding von Bare Dies und Balling
FlipChip Aufbau auf BGA Substrat
Verbindung von Wire Bond Dies und FlipChip Bauteilen
Aufbau unterschiedlicher Substrate auf einen gemeinsamen Träger
Swissbit-Produkte mit SiP-Technologie
Swissbits EM-30 e.MMC-Lösungen zeigen System-in-Package-Integration im großen Maßstab: NAND-Flash-Controller und mehrere NAND-Dies werden in kompakten Packages von 11,5 × 13 mm bis 14 × 18 mm kombiniert. Die-Stacking ermöglicht Kapazitäten bis zu 256 GB bei e.MMC-5.1-Interface-Geschwindigkeiten und unterstützt gleichzeitig den erweiterten Temperaturbereich (-25 °C bis +85 °C). Diese vertikale Integration reduziert den PCB-Flächenbedarf um 60% im Vergleich zu diskreten Controller-plus-NAND-Implementierungen – entscheidend für Embedded-Systeme, Medizingeräte und Industrial-IoT-Anwendungen, bei denen die Leiterplattenfläche direkten Einfluss auf Produktgröße und Kosten hat.
Der iShield Key 2 zeigt Multi-Technologie-System-in-Package-Assembly: ein FIDO2-zertifiziertes Secure Element, ein NFC-Controller und Komponenten für physischen Zutritt sind in einem standardisierten USB-A-Formfaktor integriert. Side-by-side-Die-Platzierung optimiert die RF-Performance für kontaktlosen Betrieb, während Fine-Pitch-Wire-Bonding (40 µm) alle Funktionsblöcke mit einem kompakten Substrat verbindet. Robuster Verguss schützt empfindliche Komponenten und ermöglicht gleichzeitig passwortlose Authentifizierung, verschlüsselte Kommunikation und Gebäudezutritt – eine Funktionalität, die mit diskreten Komponentenansätzen nicht realisierbar wäre.
Swissbits SD- und microSD-Speicherkarten nutzen Advanced Packaging, um extreme Miniaturisierung zu erreichen, ohne die industrielle Zuverlässigkeit zu kompromittieren. Viele in Berlin gefertigte Produkte integrieren Controller, NAND-Flash und passive Bauteile in Formfaktoren bis hinunter zu 11 × 15 mm (microSD). System-in-Package-Assembly ermöglicht die Qualifikation für erweiterte Temperaturbereiche (-40 °C bis +85 °C), hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit (bis zu 2.000G) sowie Betriebsdauern von über 10 Jahren – Spezifikationen, die Consumer-Karten in der Regel nicht erreichen.
Warum Swissbit für System-in-Package?
Viele Swissbit-Produkte mit SiP-Technologie werden in unserem Berliner Werk unter den Qualitätsstandards ISO 9001, IATF 16949 und ISO 27001 gefertigt. Diese europäische Fertigung bietet Lieferkettensicherheit und Transparenz – Aspekte, die insbesondere für Defense-, Critical-Infrastructure- und Automotive-Anwendungen zunehmend wichtig sind.
Swissbit kontrolliert die gesamte Wertschöpfungskette – vom Hardware-Design und der Firmware-Entwicklung über die SiP-Fertigung bis zur finalen Konfiguration. Diese Integration ermöglicht optimierte Lösungen: Storage-Produkte für industrielle Zuverlässigkeit, Security-Module mit Kombination mehrerer Technologien sowie kundenspezifische Packages, die spezifische Anforderungen erfüllen.
Seit 1995 hat Swissbit spezialisierte SiP-Kompetenz für industrietaugliche Elektronik aufgebaut. Diese Erfahrung reicht vom ersten Die-Stacking bis zur heutigen 16-fachen NAND-Integration, dem Packaging von Security-Prozessoren und kundenspezifischen Lösungen für OEMs, die bestimmte Formfaktoren oder Konfigurationen benötigen.
ISO 9001 (Qualitätsmanagement), IEC 60068 (Temperaturprüfung für industrielle Anwendungen), ISO 27001 (Informationssicherheit), ISO 14001 (Umweltmanagement), ISO 50001 (Energieeffizienz), REACH, RoHS, Konformität mit den Vorschriften zu Konfliktmineralien
Häufig gestellte Fragen
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