内存芯片封装技术

MLXG · 发表于 2021-12-17 10:55

EDA365欢迎您登录！

您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册

x

随着计算机芯片技术的不断发展和成熟，为了更好地与之相配合，内存产品也由后台走出，成为除CPU外的另一关注焦点。作为计算机的重要组成部分，内存的性能直接影响计算机的整体性能。而内存制造工艺的最后一步也是最关键一步就是内存的封装技术，采用不同封装技术的内存条，在性能上存在较大差距。只有高品质的封装技术才能生产出完美的内存产品。

封装技术其实就是一种将集成电路打包的技术。拿我们常见的内存来说，我们实际看到的体积和外观并不是真正的内存的大小和面貌，而是内存芯片经过打包即封装后的产品。这种打包对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电学性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造，因此它又是至关重要的。

目前业界普遍采用的封装技术尽管多种多样，但是有90%采用的是TSOP(如图1所示)技术，TSOP英文全称为Thin Small Outline Package(薄型小尺寸封装)，这是80年代出现的内存第二代封装技术的代表。TSOP的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚，如SDRAM的IC为两侧有引脚，SGRAM的IC四面都有引脚。TSOP适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，封装外形尺寸，寄生参数减小，适合高频应用，操作方便，可靠性高。采用这种技术的品牌有三星、现代、Kingston等，TSOP目前广泛应用于SDRAM内存的制造上，但是随着时间的推移和技术的进步，TSOP已越来越不适用于高频、高速的新一代内存。

如同微处理器一样，内存条的技术也是不断地更新。大家可能已发现手中内存条上的颗粒模样渐渐在变，变得比以前更小、更精致。变化不仅在表面上，而且这些新型的芯片在适用频率和电气特性上比老前辈又有了长足的进步。这一结晶应归功于那些厂商选用了新型内存芯片封装技术。以TinyBGA和BLP技术为代表的新型芯片封装技术逐渐成熟起来。

首先我们要提及的就是TinyBGA技术，TinyBGA技术是Kingmax的专利，于1998年8月开发成功。要了解TinyBGA技术，首先要知道BGA是什么，BGA为Ball-Gird-Array的英文缩写，即球栅阵列封装，是新一代的芯片封装技术，它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是可增加I/O数和间距，消除高I/O数带来的生产成本和可靠性问题。它已经在笔记本电脑的内存、主板芯片组等大规模集成电路的封装领域得到了广泛的应用。比如我们所熟知的Intel 845PE、VIA KT400芯片组等都是采用这一封装技术的产品。

TinyBGA就是微型BGA的意思，TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array（小型球栅阵列封装），其芯片面积与封装面积之比不小于1：1.14，属于BGA封装技术的一个分支。该项革新技术的应用可以使所有计算机中的DRAM内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍，TinyBGA采用BT树脂以替代传统的TSOP技术，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。

TinyBGA封装技术使每平方英寸的存储量有了惊人的提升，在和128M TSOP封装的144针SO-DIMM相同空间的PCB板上利用TinyBGA封装方式可以制造256M内存。以相同大小的两片内存模块而言，TinyBGA封装方式的容量比TSOP高一倍，但价格却未有明显变化。资料显示，采用TinyBGA封装技术的内存产品以相同容量比较，体积只有TSOP封装的三分之一；当内存模组的制程直径小于0.25 m时TinyBGA封装的成本要小于TSOP封装成本。

TinyBGA封装内存的I/O端子是由芯片中心方向引出的，而TSOP则是由四周引出。这有效地缩短了信号的传导距离，信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的四分之一，因此信号的衰减便随之减少。这样不仅大幅度升芯片的抗干扰、抗噪性能，而且提高了电性能，采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外额，而采用传统TSOP封装最高只可抗150MHz的外额。而且，用TinyBGA封装的内存，不但体积较之相同容量的TSOP封装芯片小，同时也更薄(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。于是，TinyBGA内存便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。经过反复测试显示，TinyBGA的热抗阻比TSOP的低75％。很明显与传统TSOP封装方式相比，TinyBGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。

除了TinyBGA之外，BLP技术也是目前市场上常用的一种技术，BLP英文全称为Bottom Leaded Plastic(底部引出塑封技术)，其芯片面积与封装面积之比大于1：1.1，符合CSP(Chip Size Package)填封装规范。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，广泛用于SDRAM\RDRAM\DDR等新一代内存制造上。随着由于BLP封装中关键部件塑封基底价格的不断下降，BLP封装内存很快就会走入普通用户的家庭。