fitbit|SiP 封装：Apple Watch 市占率过半的 “秘密武器”( 三 )

也有一些智能手表采用不同的封装方式。不过，几乎所有的 OEM 都面临一些相同的挑战。
“我们希望手腕或耳朵上佩戴的东西不会占据任何空间，这需要在产品开发过程中专注小型化。”FitBit/谷歌硬件工程经理 Pieris Berreitter 在 IMAPS 的 SiP 会议上的演讲中说。
为了制造出更小尺寸的产品，FitBit 采用了一种新的设计方法，使用分立芯片开发给定可穿戴设备的射频部分，然后将其组装到基板上。
“在 2018 年之前，我们正在为我们的无线电构建分立芯片设计，以解决 RF 挑战，” Berreitter 说。“过了一段时间，无线电设计从一个产品到另一产品、从一代到另一代，看起来都是一样的。”
那时 FitBit 开始关注 SiP。它考察了开发 SiP 的几个标准，如面积、成本、制造、可靠性、重用、测试和上市时间。
根据 Berreitter 的说法， SiP 也有一些优缺点，因此需要作出权衡。其优点包括：

许多个分立元件组合在一个封装系统中，节省了电路板的空间；
允许重复使用模拟或射频芯片；
节省射频测试的时间或成本；
良好的可靠性。

不过，SiP 也有制造时间长，有时比分立解决方案成本更昂贵的缺点存在。
最终，FitBit 从全部使用分立解决方案转向部分产品使用 SiP。
在较旧的智能手表中，FitBit 在 10 mm x 20 mm 的板上集成了多个分立设备，例如微控制器、内存、GPS 和各种射频芯片（蓝牙、WiFi）；在 2019 年推出的 Versa 2 智能手表中，FitBit 在 SiP 中集成了射频组件（蓝牙、WiFi），使其能够在更小的 10 mm x 9 mm 板中减少射频占用空间。MCU 和存储器仍然是分立产品。
Berreitter 说：“我们知道我们会再次使用最简单、风险最小的系统，我们将这些系统小型化，为产品增添新功能创造了空间。我们使用了相同的无线电架构，但我们能够为无线电使用一些更小的组件和更严格的间距规则。”
SiP 还有其他优点。“由于 SiP 的面积更小，我们能够从双面板转变为单面板。我们可以在产品中利用这一点，将电路板的背面用作天线谐振腔的一侧。现在，我们有了更薄的产品和更好的天线性能，”Berreitter 说。“借助 Versa 2，无线电 SiP 使我们能够提供更长的电池寿命、用于语音辅助的麦克风和更好的显示效果。”
SiP 对芯片之间的屏蔽功能也有一些影响。屏蔽用于阻止射频组件之间的干扰，为此，OEM 使用称为屏蔽罐的微型外壳，并将这些覆盖 RF 芯片的外壳焊接到电路板上。
在分立器件的解决方案中，屏蔽功能的实现会占用电路板空间，但通过在 SiP 中组合芯片，OEM 可以减少屏蔽器件，不过屏蔽仍然涉及几个挑战。
长电科技（JCET）全球技术营销高级总监 Michael Liu 表示：“就可穿戴设备而言，SiP 中嵌入了多个 RF 无线通信电路。它们对任何类型的干扰都很敏感，但它们也有不同的频段。”
与此同时，FitBit 并没有将所有组件都集成到一个 SiP 中，即 DRAM。随着时间的推移，DRAM 部件可能会经历多次修订，因此在设计中将最新版本用作分立部件更有意义。
在最新的 Sense 智能手表中，FitBit 没有将心电图功能集成到 SiP 中。Berreitter 解释道，像 ECG 这样的复杂功能需要更多时间来看发，因此使用分立器件的解决方案更好。
耳戴式设备是另一个大市场，苹果的 AirPods 将苹果的 H1 芯片和音频内核集成在一个 SiP 中，Yole 称，其中还包括一个加速度计和陀螺仪。
展望未来，OEM 厂商正在开发更多功能的可穿戴设备，这带来了一些新挑战。Yole 分析师 Santosh Kumar 表示：“需要更薄、更密集和能效更高的 PCB 封装设计，以满足各种医疗和消费者可穿戴设备的要求。”