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芯片封装基板-【存储器】浅谈内存芯片封装技术
2021-07-26
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浅谈内存芯片封装技术
很多关注电脑核心配件发展的朋友都会注意到,一般新的CPU内存以及芯片组出现时都会强调其采用新的封装形式,不过很多人对封装并不了解。其实,所谓封装就是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能的作用。内存颗粒的封装方式最常见的有SOJ、TSOP II、Tiny-BGA、BLP、μBGA等封装,而未来趋势则将向CSP发展。

1.SOJ(Small Out-Line J-Lead)小尺寸J形引脚封装

SOJ封装方式是指内存芯片的两边有一排小的J形引脚,直接黏着在印刷电路板的表面上。它是一种表面装配的打孔封装技术,针脚的形状就像字母"J",由此而得名。SOJ封装一般应用在EDO DRAM。

2.Tiny-BGA(Tiny Ball Grid Array)小型球栅阵列封装

TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array(小型球栅阵列封装),属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的,其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍,与TSOP封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频,而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。TinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此,TinyBGA内存拥有更高的热传导效率,非常适用于长时间运行的系统,稳定性极佳。

3.BLP(Bottom Lead PacKage)底部引交封装

樵风(ALUKA)金条的内存颗粒采用特殊的BLP封装方式,该封装技术在传统封装技术的基础上采用一种逆向电路,由底部直接伸出引脚,其优点就是能节省约90%电路,使封装尺寸电阻及芯片表面温度大幅下降。和传统的TSOP封装的内存颗粒相比,其芯片面积与填充装面积之比大于1:1.1,明显要小很多,不仅高度和面积极小,而且电气特性得到了进一步的提高,制造成本也不高,BLP封装与KINGMAX的TINY-BGA封装比较相似,BLP的封装技术使得电阻值大幅下降,芯片温度也大幅下降,可稳定工作的频率更高。

4.SIMM(single in-line memory module)单内置内存模型

SIMM模块包括了一个或多个RAM芯片,这些芯片在一块小的集成电路板上,利用电路板上的引脚与计算机的主板相连接。因为用户需要对内存进行扩展,只需要加入一些新的SIMM就可以了。SIMM根据内存颗粒分布可以分为单面内存和双面内存,一般的容量为1、4、16MB的SIMM内存都是单面的,更大的容量的SIMM内存是双面的。72线SIMM内存条可支持32位的数据传输,在586主板基本上都提供的是72线SIMM内存插槽。需要注意的是,Pentium处理器的数据传输是64位的,现在采用Intel的Triton或Triton Ⅱ芯片组的586主板需要成对的使用这种内存条;而采用SIS芯片组的586主板由于SIS芯片采用了一些特殊的技术,能够使用单条的72线内存条。

5.DIMM(dual in-line memory module)双内置存储模型

DIMM模块是目前最常见的内存模块,它是也可以说是两个SIMM。它是包括有一个或多个RAM芯片在一个小的集成电路板上,利用这块电路板上的一些引脚可以直接和计算机主板相连接。DIMM是目前我们使用的内存的主要封装形式,比如SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM,其中SDRAM具有168线引脚并且提供了64bit数据寻址能力。DIMM的工作电压一般是3.3v或者5v,并且分为unbuffered和buffered两种。而SIMM和DIMM内存之间不仅仅是引脚数目的不同,另外在电气特性、封装特点上都有明显的差别,特别是它们的芯片之间的差别相当的大。现在的高密度DRAM芯片可以具有不止一个Din和Dout信号引脚,并且可以根据不同的需要在DRAM芯片上制造4、8、16、32或者64条数据引脚。在Pentium级以上的处理器是64位总线,使用这样的内存更能发挥处理器的性能。

6.TSOP(Thin Small Outline Package)薄型小尺寸封装。

TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚,如SDRAM内存的集成电路两侧都有引脚,SGRAM内存的集成电路四面都有引脚。TSOP适合用SMT技术(表面安装技术)在PCB(印制电路板)上安装布线。TSOP封装外形尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动) 减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。改进的TSOP技术目前广泛应用于SDRAM内存的制造上,不少知名内存制造商如三星、现代、Kingston等目前都在采用这项技术进行内存封装。不过, TSOP封装方式的内存在超过150MHz后,会产品较大的信号干扰和电磁干扰。

7.BGA(Ball Grid Array)球状矩阵排列封装

(同8芯片级封装)

(同8芯片级封装)

8.CSP(Chip Scale Package)芯片级封装

CSP作为新一代的芯片封装技术,在BGA、TSOP的基础上,它的性能又有了革命性的提升。

CSP,全称为Chip Scale Pack-age,即芯片尺寸封装的意思。作为新一代的芯片封装技术,在BGA、TSOP的基础上,CSP的性能又有了革命性的提升。CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1∶1.14,已经相当接近1∶1的理想情况,绝对尺寸也仅有32平方毫米,约为普通的BGA的1/3,仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。与BGA封装相比,同等空间下CSP封装可以将存储容量提高3倍。CSP封装内存不但体积小,同时也更薄,其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2毫米,大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性。与BGA、TOSP相比CSP封装的电气性能和可靠性也有相当大的提高。并且,在相同的芯片面积下CSP所能达到的引脚数明显要比TSOP、BGA引脚数多得多,这样它可支持I/O端口的数目就增加了很多。

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