L'actualité PCB - Introduction à la technologie d'encapsulation CPU

J'ai souvent entendu divers fabricants de processeurs mentionner deux mots en public: architecture et technologie d'encapsulation. Alors, quelles sont ces deux choses et quel impact ont - elles eu sur le CPU? Il n'est pas nécessaire de discuter ici de l'impact de l'architecture CPU sur la qualité du processeur. La micro - architecture de base d'Intel et l'architecture de connectivité directe d'AMD sont toutes deux basées sur la force. Si vous vous souciez plus de la stabilité et de la consommation d'énergie que ceux - ci, je ne peux pas saisir le point, et je n'aurais pas réalisé une telle performance du marché aujourd'hui.

Qu’est - ce que l’autre chose appelée « technologie d’emballage »? Comment cela affecte - t - il le processeur? Regardons ensemble.

I. définition de l'encapsulation CPU

Le soi - disant CPU, quand vous regardez le boîtier, est en fait une carte de circuit intégré avec un contenu High - tech. Alors, dans l'industrie, il y a une définition de la technologie d'encapsulation d'un CPU selon sa nature:

La technologie d'encapsulation est la technologie d'encapsulation d'un circuit intégré dans un matériau isolant en plastique ou en céramique, tandis qu'un CPU est un produit qui encapsule un circuit CPU Core (également appelé CPU Core ou Chip Core) dans un boîtier.

Deuxièmement, la signification de l'encapsulation CPU

L'Encapsulation CPU est un must pour la puce, ce qui est également très important. Parce que la puce doit être isolée du monde extérieur pour empêcher les impuretés de l'air de corroder le circuit de la puce et de provoquer une dégradation des performances électriques. D'autre part, les puces encapsulées sont également plus faciles à installer et à transporter. Ceci est important car la qualité de la technologie d'encapsulation influe également directement sur les performances de la puce elle - même et sur la conception et la fabrication des circuits imprimés (PCB) auxquels elle est connectée. Par boîtier, on peut également dire un boîtier pour le montage d'une puce de circuit intégré semi - conducteur. Il joue non seulement le rôle de placer, de fixer, de sceller, de protéger la puce et d'améliorer la conductivité thermique, mais il sert également de pont entre le monde intérieur de la puce et les circuits externes de la puce. Les contacts sont reliés par des fils aux broches du boîtier d'encapsulation, ces broches étant reliées à d'autres appareils par des fils sur la carte de circuit imprimé. Ainsi, pour de nombreux produits de circuits intégrés, la technologie d'encapsulation est un élément très critique.

3. Classification et caractéristiques de la technologie d'emballage

1, boîtier BGA

La technologie BGA (ball Gate Array Encapsulation) est une technologie d'encapsulation de réseaux à grille sphérique. L'émergence de cette technologie est devenue le meilleur choix pour les boîtiers multibroches haute densité et haute performance tels que les puces CPU, carte mère Southbridge et Northbridge. Cependant, le boîtier BGA occupe une surface relativement importante du substrat. Malgré l'augmentation du nombre de broches d'E / s de cette technologie, la distance entre les broches est beaucoup plus grande que celle du qfp, ce qui améliore le rendement de l'assemblage. Cette technologie est soudée par la méthode à puce à effondrement contrôlable, ce qui peut améliorer ses performances électrothermiques. En outre, l'assemblage de cette technique peut être réalisé par soudage coplanaire, ce qui permet d'améliorer considérablement la fiabilité du boîtier; Et le CPU encapsulé mis en oeuvre par cette technique présente un faible retard de transmission du signal et permet d'augmenter considérablement la fréquence d'adaptation.

Caractéristiques du boîtier BGA: Bien que le nombre de broches d'E / s augmente, la distance entre les broches est beaucoup plus grande que la méthode d'encapsulation qfp, ce qui augmente le rendement; La consommation d'énergie augmente, mais le soudage adopte la méthode de puce d'effondrement contrôlable, qui peut améliorer les performances de chauffage électrique; Le retard de transmission du signal est faible et la fréquence d'adaptation est grandement améliorée; L'ensemble peut être soudé coplanaire avec une fiabilité grandement améliorée.

2, paquet de LGA

Le nom complet de LGA est Land Grid Array, qui signifie littéralement Grid Array encapsulation. Cette technologie utilise des contacts au lieu de broches. Il correspond à la technologie d'encapsulation précédente des processeurs Intel, Socket 478, également appelée socket T. par exemple, la ligne de produit lga775 signifie que cette ligne de produit a 775 contacts.

Les caractéristiques du boîtier LGA sont les suivantes: le boîtier à contact métallique remplace les broches précédentes en forme d'épingle, ce qui réduit considérablement la latence de traitement et de transmission du processeur; Il est nécessaire d'installer un mousqueton CPU sur la carte mère pour le fixer afin que le CPU puisse appuyer correctement sur les tentacules élastiques exposés par la prise; Le principe est similaire au boîtier BGA, mais le BGA est soudé mort, tandis que le LGA peut être déverrouillé à tout moment pour remplacer la puce et le processus de maintenance est relativement pratique.

3. Paquet opga

Le boîtier opga est également appelé matrice de grille à broches organique. Le substrat de ce boîtier utilise de la fibre de verre, similaire au matériau sur une carte de circuit imprimé.

Les caractéristiques du boîtier opga sont les suivantes: réduction de l'impédance et du coût du boîtier, réduction de la distance entre le condensateur externe et le noyau de la puce, peut améliorer l'alimentation du noyau et le filtrage des courants parasites.

4. Encapsulation DIP

L'Encapsulation DIP, également connue sous le nom de technologie d'encapsulation en ligne double (Dual - in - line Package), fait référence aux puces de circuits intégrés encapsulées dans un format d'encapsulation en ligne double. La plupart des circuits intégrés de petite et moyenne taille utilisent cette forme d'encapsulation. Le nombre de broches ne dépasse généralement pas 100. Les puces CPU encapsulées DIP ont deux rangées de broches qui doivent être insérées dans la prise de puce de la structure DIP. Bien entendu, il peut également être inséré directement dans une carte de circuit avec le même nombre de trous de soudure et la disposition géométrique utilisée pour le soudage. Les puces encapsulées DIP doivent être particulièrement prudentes lors de l'insertion ou du retrait d'une prise de puce pour éviter d'endommager les broches. Les formes de structure d'encapsulation DIP sont: DIP à double rangée en céramique multicouche, DIP à double rangée en céramique à une seule couche, DIP à cadre conducteur (y compris le type de joint vitrocéramique, le type de structure d'encapsulation en plastique, le type d'encapsulation en verre à bas point de fusion en céramique), etc.

Caractéristiques du boîtier DIP: convient pour le soudage perforé sur PCB (carte de circuit imprimé), opération simple, grand rapport de la surface de la puce à la surface du boîtier et grand volume.

5, encapsulation qfp

L'emballage qfp est également connu sous le nom de poche plate quadrangulaire en plastique (Plastic quadrangulaire flat Pocket). La distance entre les broches d'une puce CPU réalisée par cette technologie est très faible et les broches sont très minces. Typiquement, les circuits intégrés à grande ou très grande échelle utilisent cette forme de boîtier. Le nombre de broches est généralement supérieur à 100.

Les caractéristiques de l'encapsulation qfp sont: opération facile et haute fiabilité lors de l'encapsulation du CPU; Petite taille d'emballage, paramètres parasites réduits, convient aux applications à haute fréquence; Cette technologie s'applique principalement à l'installation et au câblage de la technologie de montage en surface SMT sur PCB.

6, emballage de PFP

L'Encapsulation PPP est également appelée Encapsulation plastique plate (Plastic flat Packaging). Les puces encapsulées avec cette technologie doivent également être soudées à la carte mère en utilisant la technologie SMD. Les puces montées SMD n'ont pas besoin d'être perforées sur la carte mère. En général, sur la surface de la carte mère sont conçus avec des plots de broches correspondants. Alignez les broches de la puce avec les Plots correspondents, réalisant le soudage avec la carte mère.

Le boîtier PFP est caractérisé par la difficulté de démonter la puce soudée sans outil spécial; Il est fondamentalement similaire à la technologie qfp, mais la forme du boîtier diffère en apparence.

De l'avis de nombreux amis de l'industrie, le boîtier en céramique pourrait être plus présent dans les produits de processeurs AMD

7, emballage PGA

L'Encapsulation PGA est également connue sous le nom de technologie d'encapsulation de grille à aiguilles en céramique (encapsulation de grille à aiguilles en céramique). La puce encapsulée par cette technologie a plusieurs broches de matrice carrée à l'intérieur et à l'extérieur, chaque broche de matrice carrée étant espacée d'une certaine distance le long de la périphérie de la puce. Selon le nombre de broches, la disposition des distances peut former de 2 à 5 cercles. Lors de l'installation, branchez la puce dans une prise PGA dédiée. Pour faciliter l'installation et le démontage des CPU, à partir de la puce 486, un slot de processeur ZIF est apparu, spécialement conçu pour répondre aux exigences d'installation et de démontage des CPU PGA.

La particularité du package PGA est qu'il convient à des occasions telles que des tests ou des démonstrations d'opérations d'insertion fréquentes.

8, emballage mpga

L'encapsulation mpga est également connue sous le nom de micro - PGA, c'est - à - dire l'encapsulation de grille à micro - broches. Actuellement, opteron d'AMD et Xeon d'Intel (Xeon) sont utilisés pour les processeurs de serveur. C'est une technologie relativement avancée qui est utilisée dans de nombreux CPU haut de gamme. Dans le produit.

Caractéristiques du package mpga: sur la base des avantages du package PGA, miniaturiser le PGA avec une technologie plus avancée pour un meilleur contrôle de l'espace.

9, paquet cpga

L’encapsulation cpga, également appelée Encapsulation céramique (Ceramic PGA), est un mode d’encapsulation PGA utilisant des matériaux céramiques.

Les caractéristiques du cpga sont les suivantes: les produits sont en céramique pour obtenir une meilleure isolation thermique, la dissipation de chaleur et la résistance à la chaleur sont également contrôlées de manière appropriée. Il peut être vu dans de nombreux CPU fabriqués par AMD.

Deux processeurs Dual - Core peuvent être placés dans le même volume de boîtier, ce qui nécessite un processus nanométrique de classe m plus petit

10, paquet de ppga

Le boîtier ppga est également appelé matrice de grille à broches en plastique.

Le boîtier ppga est caractérisé par l'utilisation de Dissipateurs de chaleur en cuivre nickelé sur le dessus du processeur pour améliorer la conduction thermique; Les broches sont disposées en zigzag et une mauvaise manipulation peut facilement entraîner la rupture des broches.

11, ooi paquet

Les boîtiers ooi sont également connus sous le nom de substrat Grid Array (Olga). La puce est conçue avec une puce inversée, le processeur est fixé face vers le bas au substrat et dispose d'un dissipateur de chaleur intégré (IHS) qui aide le dissipateur à transférer la chaleur au radiateur de ventilateur correctement installé.

Les caractéristiques du boîtier ooi sont: une meilleure intégrité du signal, une dissipation thermique plus efficace et un effet de Self - induction plus faible.

12. Emballage FC - PGA

Le boîtier FC - PGA est également appelé boîtier de grille à broches de puce inverse. Dans un boîtier FC - PGA, les broches du Bas sont disposées en zigzag et la puce est inversée de sorte que la partie de la puce ou du processeur qui constitue la puce informatique est exposée à la partie supérieure du processeur, la zone de condensateur du Bas (Centre du processeur) étant montée avec des capacités et des résistances discrètes.

Les caractéristiques du package FC - PGA sont les suivantes: les pièces nues sont exposées, la dissipation de chaleur peut être réalisée directement par les pièces nues, l'efficacité du refroidissement de la puce peut être améliorée; Isoler le signal d'alimentation et le signal de terre, améliorer les performances de l'emballage; La conception de l'arrangement des broches fixe la direction dans laquelle le processeur est inséré, si vous le faites à volonté sans prêter attention, ce qui peut facilement entraîner la rupture des broches du CPU.

13, encapsulation FC - paga2

Le FC - pga2 peut également être considéré comme un fc - PGA de deuxième génération, qui ajoute au FC - PGA un dissipateur de chaleur intégré (IHS) qui est monté directement sur le processeur lors de la production en usine.

Caractéristiques de l'emballage FC - pga2: sur la base de FC - PGA, IHS est en contact direct avec le moule, l'augmentation de la surface et l'effet de la conduction directe améliorent considérablement les performances de dissipation thermique.

Voici une introduction à la technologie d'encapsulation CPU. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB.