內存顆粒的封裝技術分析

內存顆粒的封裝方式經歷了DIP、SIP、SOJ、TSOP、BGA、CSP的變革，可謂風風雨雨一路發展而來。在介紹內存顆粒封裝之前，讓我們先來看看內存的3種模塊。

在早期的PC中，存儲芯片都是直接焊接在主板上的， RAM的容量也就因此固定下來，如果要擴容就很麻煩。為了拓展RAM的容量，后來設計者就把存儲芯片做成專門的存儲模塊，需要的時候再添加。

SIMM(單列直插存儲模塊)體積小、重量輕，插在主板的專用插槽上。插槽上有防呆設計，能夠避免插反，而且插槽兩端有金屬卡子將它卡住，這便是現今內存的雛形。其優點在于使用了標準引腳設計，幾乎可以兼容所有的PC機。

DIMM(雙列直插存儲模塊)和SIMM相似，只是體積稍大。不同處在于SIMM的部分引腳前后連接在一起，而DIMM的每個引腳都是分開的，所以在電氣性能上有較大改觀，而且這樣可以不用把模塊做得很大就可以容納更多的針腳，從而容易得到更大容量的RAM。

RIMM(Rambus直插式存儲模塊)其外形有點像DIMM，只是體積要大一點，性能更好，但價格昂貴，發熱量較大。為了解決發熱問題，模塊上都有一個很長的散熱片。

現在我們再回過頭來看看內存顆粒的封裝。

DIP

早期的內存顆粒也采用DIP(Dual In-line Package雙列直插式封裝)，這種封裝的外形呈長方形，針腳從長邊引出，由于針腳數量少(一般為8～64針)，且抗干擾能力極弱，加上體積比較“龐大”，所以DIP封裝如曇花一現。

SIP(Single In-line Package單列直插封裝)只從單邊引出針腳，直接插入PCB板中，其封裝和DIP大同小異。其吸引人之處在于只占據很少的電路板面積，然而在某些體系中，封閉式的電路板限制了SIP封裝的高度和應用。加上沒有足夠的引腳，性能不能令人滿意，很快退出了市場。

從SOJ(Small Out-Line J-Lead小尺寸J形引腳封裝)中伸出的引腳有點像DIP的引腳，但不同的是其引腳呈“J”形彎曲地排列在芯片底部四周，必須配合專門為SOJ設計的插座使用�！≡�1980年代出現的TSOP封裝(Thin Small Outline Package薄型小尺寸封裝)，由于更適合高頻使用，以較強的可操作性和較高的可靠性征服了業界。TSOP的封裝厚度只有SOJ的三分之一。TSOP內存封裝的外形呈長方形，且封裝芯片的周圍都有I/O引腳。例如SDRAM內存顆粒的兩側都有引腳，而SGRAM內存顆粒的四邊都有引腳，所以體積相對較大。在TSOP封裝方式中，內存顆粒是通過芯片引腳焊在PCB板上的，焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對困難。

Tiny-BGA(Tiny Ball Grid Array小型球柵陣列封裝)是由 Kingmax推出的封裝方式。由于Tiny-BGA封裝減少了芯片的面積，可以看成是超小型的BGA封裝。Tiny-BGA封裝比起傳統的封裝技術有三大進步：更大的容量(在電路板上可以安放更多的內存顆粒);更好的電氣性能(因為芯片與底板連接的路徑更短，減小了電磁干擾的噪音，能適合更高的工作頻率);更好的散熱性能(內存顆粒是通過一個個錫球焊接在PCB板上，由于焊點和PCB板的接觸面積較大，所以內存顆粒在運行中所產生的熱量可以很容易地傳導到PCB板上并散發出去)。

mBGA(Micro Ball Grid Array微型球柵陣列封裝)可以說是BGA的改進版，封裝呈正方形，內存顆粒的實際占用面積比較小。由于采用這種封裝方式內存顆粒的針腳都在芯片下部，連接短、電氣性能好、也不易受干擾。這種封裝技術會帶來更好的散熱及超頻性能，尤其適合工作于高頻狀態下的Direct RDRAM，但制造成本極高，目前主要用于Direct RDRAM。

CSP(Chip Scale Package芯片級封裝)是一種新的封裝方式。在BGA、TSOP的基礎上，CSP封裝的性能又有了革命性的提升。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1∶1.14，接近1∶1的理想情況，絕對尺寸也僅有32平方毫米，約為普通的BGA的1/3，相當于TSOP內存顆粒面積的1/6。這樣在相同體積下，內存條可以裝入更多的內存顆粒，從而增大單條容量。也就是說，與BGA封裝相比，同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高3倍。而且，CSP封裝的內存顆粒不僅可以通過PCB板散熱還可以從背面散熱，且散熱效率良好。同時由于JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council，電子設備工程聯合委員會)制定的DDRⅡ技術規范，加上TSOP-Ⅱ封裝會在DDRⅡ成為市場主流時徹底退出市場，所以CSP的改良型WLCSP將會擔當起新的封裝大任。同時WLCSP有著比CSP更為貼近芯片尺寸的封裝方法，在晶圓上就做好了封裝布線，因此在可靠性方面達到了更高的水平。

接下來我們順理成章地要說到WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package晶圓級芯片封裝)，這種技術不同于傳統的先切割晶圓，再封裝測試的做法，而是先在整片晶圓上進行封裝和測試，然后再切割。WLCSP有著更明顯的優勢。首先是工藝工序大大優化，晶圓直接進入封裝工序，而傳統工藝在封裝之前還要對晶圓進行切割、分類。所有集成電路一次封裝，刻印工作直接在晶圓上進行，設備測試一次完成，這在傳統工藝中都是不可想象的。其次，生產周期和成本大幅下降，WLCSP的生產周期已經縮短到1天半。而且，新工藝帶來優異的性能，采用WLCSP封裝技術使芯片所需針腳數減少，提高了集成度。WLCSP帶來的另一優點是電氣性能的提升，引腳產生的電磁干擾幾乎被消除。采用WLCSP封裝的內存可以支持到800MHz的頻率，最大容量可達1GB!

關于內存的封裝我們就介紹到這里，隨著計算機技術的進步，對內存的要求越來越高，未來也將有更先進的封裝技術出現。