CPU封装技术介绍

       所谓“CPU封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例，咱们实际看到的体积和外观并非真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件通过封装后的产品。

　　CPU封装对于芯片来讲是必须的，也是相当重要的。由于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形成电气性能降低。另外一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。因为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链接的PCB(印制电路板)的设计和制造，所以它是相当重要的。封装也能够说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不只起着安放、固定、密封、保护芯片和加强导热性能的做用，并且仍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链接到封装外壳的引脚上，这些引脚又经过印刷电路板上的导线与其余器件创建链接。所以，对于不少集成电路产品而言，封装技术都是很是关键的一环。

　　目前采用的CPU封装可能是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来，能起着密封和提升芯片电热性能的做用。因为如今处理器芯片的内频愈来愈高，功能愈来愈强，引脚数愈来愈多，封装的外形也不断在改变。封装时主要考虑的因素：

　　芯片面积与封装面积之比为提升封装效率，尽可能接近1:1 引脚要尽可能短以减小延迟，引脚间的距离尽可能远，以保证互不干扰，提升性能 基于散热的要求，封装越薄越好

　　做为计算机的重要组成部分，CPU的性能直接影响计算机的总体性能。而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术，采用不一样封装技术的CPU，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CPU产品。

　　CPU芯片的封装技术：

　　DIP封装

　　DIP封装(Dual In-line Package)，也叫双列直插式封装技术，指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数通常不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚，须要插入到具备DIP结构的芯片插座上。固然，也能够直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别当心，以避免损坏管脚。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式)等。

　　DIP封装具备如下特色：

　　1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操做方便。

　　2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

　　最先的400四、800八、808六、8088等CPU都采用了DIP封装，经过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上。

　　QFP封装

　　这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术(Plastic Quad Flat Pockage)，该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，通常大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数通常都在100以上。该技术封装CPU时操做方便，可靠性高;并且其封装外形尺寸较小，寄生参数减少，适合高频应用;该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。

　　PFP封装

　　该技术的英文全称为Plastic Flat Package，中文含义为塑料扁平组件式封装。用这种技术封装的芯片一样也必须采用SMD技术将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片没必要在主板上打孔，通常在主板表面上有设计好的相应管脚的焊盘。将芯片各脚对准相应的焊盘，便可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，若是不用专用工具是很难拆卸下来的。该技术与上面的QFP技术基本类似，只是外观的封装形状不一样而已。

　　PGA封装

　　该技术也叫插针网格阵列封装技术(Ceramic Pin Grid Arrau Package)，由这种技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针，每一个方阵形插针沿芯片的四周间隔必定距离排列，根据管脚数目的多少，能够围成2～5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为了使得CPU可以更方便的安装和拆卸，从486芯片开始，出现了一种ZIF CPU插座，专门用来知足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。该技术通常用于插拔操做比较频繁的场合之下。

　　BGA封装

　　BGA技术(Ball Grid Array Package)即球栅阵列封装技术。该技术的出现便成为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。但BGA封装占用基板的面积比较大。虽然该技术的I/O引脚数增多，但引脚之间的距离远大于QFP，从而提升了组装成品率。并且该技术采用了可控塌陷芯片法焊接，从而能够改善它的电热性能。另外该技术的组装可用共面焊接，从而能大大提升封装的可靠性;而且由该技术实现的封装CPU信号传输延迟小，适应频率能够提升很大。

　　BGA封装具备如下特色：

　　1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提升了成品率

　　2.虽然BGA的功耗增长，但因为采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而能够改善电热性能

　　3.信号传输延迟小，适应频率大大提升

　　4.组装可用共面焊接，可靠性大大提升

　　目前较为常见的封装形式：

　　OPGA封装

　　OPGA(Organic pin grid Array，有机管脚阵列)。这种封装的基底使用的是玻璃纤维，相似印刷电路板上的材料。 此种封装方式能够下降阻抗和封装成本。OPGA封装拉近了外部电容和处理器内核的距离，能够更好地改善内核供电和过滤电流杂波。AMD公司的AthlonXP系列CPU大多使用此类封装。

　　mPGA封装

　　mPGA，微型PGA封装，目前只有AMD公司的Athlon 64和英特尔公司的Xeon(至强)系列CPU等少数产品所采用，并且可能是些高端产品，是种先进的封装形式。

　　CPGA封装

　　CPGA也就是常说的陶瓷封装，全称为Ceramic PGA。主要在Thunderbird(雷鸟)核心和“Palomino”核心的Athlon处理器上采用。

　　FC-PGA封装

　　FC-PGA封装是反转芯片针脚栅格阵列的缩写，这种封装中有针脚插入插座。这些芯片被反转，以致片模或构成计算机芯片的处理器部分被暴露在处理器的上部。经过将片模暴露出来，使热量解决方案可直接用到片模上，这样就能实现更有效的芯片冷却。为了经过隔绝电源信号和接地信号来提升封装的性能，FC-PGA 处理器在处理器的底部的电容放置区域(处理器中心)安有离散电容和电阻。芯片底部的针脚是锯齿形排列的。此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。FC-PGA 封装用于奔腾 III 和英特尔 赛扬 处理器，它们都使用 370 针。

　　FC-PGA2封装

　　FC-PGA2 封装与 FC-PGA 封装类型很类似，除了这些处理器还具备集成式散热器 (IHS)。集成式散热器是在生产时直接安装处处理器片上的。因为 IHS 与片模有很好的热接触而且提供了更大的表面积以更好地发散热量，因此它显著地增长了热传导。FC-PGA2 封装用于奔腾 III 和英特尔赛扬处理器(370 针)和奔腾 4 处理器(478 针)。

　　OOI封装

　　OOI 是 OLGA 的简写。OLGA 表明了基板栅格阵列。OLGA 芯片也使用反转芯片设计，其中处理器朝下附在基体上，实现更好的信号完整性、更有效的散热和更低的自感应。OOI 有一个集成式导热器 (IHS)，能帮助散热器将热量传给正确安装的风扇散热器。OOI 用于奔腾 4 处理器，这些处理器有 423 针。

　　PPGA封装

　　“PPGA”的英文全称为“Plastic Pin Grid Array”，是塑针栅格阵列的缩写，这些处理器具备插入插座的针脚。为了提升热传导性，PPGA 在处理器的顶部使用了镀镍铜质散热器。芯片底部的针脚是锯齿形排列的。此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。

　　S.E.C.C.封装

　　“S.E.C.C.”是“Single Edge Contact Cartridge”缩写，是单边接触卡盒的缩写。为了与主板链接，处理器被插入一个插槽。它不使用针脚，而是使用“金手指”触点，处理器使用这些触点来传递信号。S.E.C.C. 被一个金属壳覆盖，这个壳覆盖了整个卡盒组件的顶端。卡盒的背面是一个热材料镀层，充当了散热器。S.E.C.C. 内部，大多数处理器有一个被称为基体的印刷电路板链接起处理器、二级高速缓存和总线终止电路。S.E.C.C. 封装用于有 242 个触点的英特尔奔腾II 处理器和有 330 个触点的奔腾II 至强和奔腾 III 至强处理器。

　　S.E.C.C.2 封装

　　S.E.C.C.2 封装与 S.E.C.C. 封装类似，除了S.E.C.C.2 使用更少的保护性包装而且不含有导热镀层。S.E.C.C.2 封装用于一些较晚版本的奔腾II 处理器和奔腾 III 处理器(242 触点)。

　　S.E.P.封装

　　“S.E.P.”是“Single Edge Processor”的缩写，是单边处理器的缩写。“S.E.P.”封装相似于“S.E.C.C.”或者“S.E.C.C.2”封装，也是采用单边插入到Slot插槽中，以金手指与插槽接触，可是它没有全包装外壳，底板电路从处理器底部是可见的。“S.E.P.”封装应用于早期的242根金手指的Intel Celeron 处理器。

　　PLGA封装

　　PLGA是Plastic Land Grid Array的缩写，即塑料焊盘栅格阵列封装。因为没有使用针脚，而是使用了细小的点式接口，因此PLGA封装明显比之前的FC-PGA2等封装具备更小的体积、更少的信号传输损失和更低的生产成本，能够有效提高处理器的信号强度、提高处理器频率，同时也能够提升处理器生产的良品率、下降生产成本。目前Intel公司Socket 775接口的CPU采用了此封装。

　　CuPGA封装

　　CuPGA是Lidded Ceramic Package Grid Array的缩写，即有盖陶瓷栅格阵列封装。其与普通陶瓷封装最大的区别是增长了一个顶盖，能提供更好的散热性能以及能保护CPU核心免受损坏。目前AMD64系列CPU采用了此封装。

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