CPU芯片封裝技術(shù)的發(fā)展演變

  
    摘 要： 本文主要介紹了CPU芯片封裝技術(shù)的發(fā)展演變，以及未來的芯片封裝技術(shù)。同時(shí)，中可以看出芯片技術(shù)與封裝技術(shù)相互促進(jìn)，協(xié)調(diào)發(fā)展密不可分的關(guān)系。  
關(guān)鍵詞： CPU；封裝；BGA 

    摩爾定律預(yù)測(cè)：每平方英寸芯片的晶體管數(shù)目每過18個(gè)月就將增加一倍，成本則下降一半。世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直遵循著這條定律，以美國(guó)Intel公司為例，自1971年設(shè)計(jì)制造出4位微處理器芯片以來，在30多年時(shí)間內(nèi)，CPU從Intel4004、80286、80386、80486發(fā)展到目前的PentiumⅣ，數(shù)位從4位、8位、16位、32位發(fā)展到64位；主頻從幾兆到今天的3GHz以上；今天市場(chǎng)上正式發(fā)售的PentiumⅣ3．06GHz已經(jīng)能夠在1．46平方厘米的空間內(nèi)集成5500萬個(gè)晶體管，而該公司預(yù)言，2010年將推出集成度為10億個(gè)晶體管的微處理器；封裝的輸入／輸出(I／O)弓Id卻從幾十根，逐漸增加到幾百根，本世紀(jì)初可能達(dá)2000根以上。技術(shù)的發(fā)展可謂一日千里(如表1所示)。 

    對(duì)于CPU，讀者已經(jīng)很熟悉了，Pentium、PentiumⅡ、PentiumⅢ、PentiumⅣ、Celeron、K6、K6-2、K7……相信您可以數(shù)家珍似地列出一長(zhǎng)串。但談到CPU和其他大規(guī)模集成電路的封裝，知道的人未必很多。所謂封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保持芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁--芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，封裝對(duì)CPU和其他LSI集成電路都起著重要的作用。新一代CPU的出現(xiàn)常常伴隨著新的封裝形式的使用。  

    芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷了好幾代的變遷，從DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近于1，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提高，使用更加方便等等。  

封裝形式敘述如下： 

    (1)DIP封裝 

    70年代流行的雙列直插封裝，簡(jiǎn)稱DIP(Dualh-line Package)。DIP封裝結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)： 

    1)適合PCB的穿孑L安裝； 

    2)比TO型封裝易于對(duì)PCB布線； 

    3)操作方便。 

    DIP封裝結(jié)構(gòu)形式有多種，如多層陶瓷雙列直插式DIP，單層陶瓷雙列直插式DIP，引線框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封結(jié)構(gòu)式，陶瓷低熔玻璃封裝式)等。衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)值越接近1越好。以采用40根I／O引腳塑料包封雙列直插式封裝(PDIP)的CPU為例，其芯片面積／封裝面積=3