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内存封装

王朝百科·作者佚名  2009-11-27  
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我们所使用的每一条内存,其实是由数量庞大的集成电路组合而成,只不过这些电路都是需要最后封包完成,这类将集成电路封包的技术就是所谓的封装技术。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅担任放置、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁──芯片上的接点用导线连接到封装外壳的导线上,这些导线又透过印刷电路板上的导线与其他零件建立连接。因此,对于很多集成电路产品而言,封装技术都是非常关键的一环。

对于常见的内存而言,我们实际看到的体积和外观并不是真正内存的大小和面貌,那一个一个整齐排列的内存芯片是经过封装后的成果。对于内存这样以芯片为主的产品来说,封装技术不仅保证芯片与外界隔离,防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成性能下降;而且封装技术的好坏还直接关系到与芯片连接的印刷电路板(PCB)的设计和制造,从而对芯片自身性能的表现和发挥产生深刻的影响。内存颗粒的封装方式最常见的有SOJ、TSOP II、Tiny-BGA、BLP、CSP 等封装。

内存颗粒的封装方式经历了DIP、SIP、SOJ、TSOP、BGA、CSP的变革,可谓风风雨雨一路发展而来。在介绍内存颗粒封装之前,让我们先来看看内存的3种模块。

在早期的PC中,存储芯片都是直接焊接在主板上的, RAM的容量也就因此固定下来,如果要扩容就很麻烦。为了拓展RAM的容量,后来设计者就把存储芯片做成专门的存储模块,需要的时候再添加。(本文是电脑技术网 IT.YLWCN.COM 推荐文章)

SIMM(单列直插存储模块)体积小、重量轻,插在主板的专用插槽上。插槽上有防呆设计,能够避免插反,而且插槽两端有金属卡子将它卡住,这便是现今内存的雏形。其优点在于使用了标准引脚设计,几乎可以兼容所有的PC机。

DIMM(双列直插存储模块)和SIMM相似,只是体积稍大。不同处在于SIMM的部分引脚前后连接在一起,而DIMM的每个引脚都是分开的,所以在电气性能上有较大改观,而且这样可以不用把模块做得很大就可以容纳更多的针脚,从而容易得到更大容量的RAM。

RIMM(Rambus直插式存储模块)其外形有点像DIMM,只是体积要大一点,性能更好,但价格昂贵,发热量较大。为了解决发热问题,模块上都有一个很长的散热片。

现在我们再回过头来看看内存颗粒的封装。

DIP

早期的内存颗粒也采用DIP(Dual In-line Package双列直插式封装),这种封装的外形呈长方形,针脚从长边引出,由于针脚数量少(一般为8~64针),且抗干扰能力极弱,加上体积比较“庞大”,所以DIP封装如昙花一现。

SIP

SIP(Single In-line Package单列直插封装)只从单边引出针脚,直接插入PCB板中,其封装和DIP大同小异。其吸引人之处在于只占据很少的电路板面积,然而在某些体系中,封闭式的电路板限制了SIP封装的高度和应用。加上没有足够的引脚,性能不能令人满意,很快退出了市场。

SOJ

从SOJ(Small Out-Line J-Lead小尺寸J形引脚封装)中伸出的引脚有点像DIP的引脚,但不同的是其引脚呈“J”形弯曲地排列在芯片底部四周,必须配合专门为SOJ设计的插座使用。

TSOP

在1980年代出现的TSOP封装(Thin Small Outline Package薄型小尺寸封装),由于更适合高频使用,以较强的可操作性和较高的可靠性征服了业界。TSOP的封装厚度只有SOJ的三分之一。TSOP内存封装的外形呈长方形,且封装芯片的周围都有I/O引脚。例如SDRAM内存颗粒的两侧都有引脚,而SGRAM内存颗粒的四边都有引脚,所以体积相对较大。在TSOP封装方式中,内存颗粒是通过芯片引脚焊在PCB板上的,焊点和PCB板的接触面积较小,使得芯片向PCB板传热相对困难。

Tiny-BGA

Tiny-BGA(Tiny Ball Grid Array小型球栅阵列封装)是由 Kingmax推出的封装方式。由于Tiny-BGA封装减少了芯片的面积,可以看成是超小型的BGA封装。Tiny-BGA封装比起传统的封装技术有三大进步:更大的容量(在电路板上可以安放更多的内存颗粒);更好的电气性能(因为芯片与底板连接的路径更短,减小了电磁干扰的噪音,能适合更高的工作频率);更好的散热性能(内存颗粒是通过一个个锡球焊接在PCB板上,由于焊点和PCB板的接触面积较大,所以内存颗粒在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去)。

mBGA

mBGA(Micro Ball Grid Array微型球栅阵列封装)可以说是BGA的改进版,封装呈正方形,内存颗粒的实际占用面积比较小。由于采用这种封装方式内存颗粒的针脚都在芯片下部,连接短、电气性能好、也不易受干扰。这种封装技术会带来更好的散热及超频性能,尤其适合工作于高频状态下的Direct RDRAM,但制造成本极高,目前主要用于Direct RDRAM。

CSP

CSP(Chip Scale Package芯片级封装)是一种新的封装方式。在BGA、TSOP的基础上,CSP封装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,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,相当于TSOP内存颗粒面积的1/6。这样在相同体积下,内存条可以装入更多的内存颗粒,从而增大单条容量。也就是说,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。而且,CSP封装的内存颗粒不仅可以通过PCB板散热还可以从背面散热,且散热效率良好。同时由于JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council,电子设备工程联合委员会)制定的DDRⅡ技术规范,加上TSOP-Ⅱ封装会在DDRⅡ成为市场主流时彻底退出市场,所以CSP的改良型WLCSP将会担当起新的封装大任。同时WLCSP有着比CSP更为贴近芯片尺寸的封装方法,在晶圆上就做好了封装布线,因此在可靠性方面达到了更高的水平。

WLCSP

接下来我们顺理成章地要说到WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package晶圆级芯片封装),这种技术不同于传统的先切割晶圆,再封装测试的做法,而是先在整片晶圆上进行封装和测试,然后再切割。WLCSP有着更明显的优势。首先是工艺工序大大优化,晶圆直接进入封装工序,而传统工艺在封装之前还要对晶圆进行切割、分类。所有集成电路一次封装,刻印工作直接在晶圆上进行,设备测试一次完成,这在传统工艺中都是不可想象的。其次,生产周期和成本大幅下降,WLCSP的生产周期已经缩短到1天半。而且,新工艺带来优异的性能,采用WLCSP封装技术使芯片所需针脚数减少,提高了集成度。WLCSP带来的另一优点是电气性能的提升,引脚产生的电磁干扰几乎被消除。采用WLCSP封装的内存可以支持到800MHz的频率,最大容量可达1GB!

关于内存的封装我们就介绍到这里,随着计算机技术的进步,对内存的要求越来越高,未来也将有更先进的封装技术出现。

 
 
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