什么是CSP封裝

近幾年的硬件發展是日新月異，處理器已經進入G赫茲時代，封裝形式也是經歷了數種變化。不過，光有一顆速急力猛的芯還遠遠不夠，為了讓計算機真正快速地跑起來，整個系統都需要齊步跟進，而內存則一向是人們關注的焦點。其實這幾年內存技術也在不斷的走向成熟和完善，在內存技術中，似乎人們對其標準之爭和工作頻率給予了更多的關注，實際上內存還有一項技術也是非常重要的，對其容量以及性能都有著極大的影響，那就是內存顆粒的封裝形式。不過可能有些人已發現手中內存條上的顆粒模樣漸漸在變，變得比以前更小、更精致。變化不僅在表面上，這些新型的芯片在適用頻率和電氣特性上比老前輩又有了長足的進步。這一結晶應歸功于廠商選用的新型內存芯片封裝技術。

??與處理器一樣，內存的制造工藝同樣對其性能高低具有決定意義，而在內存制造工藝流程上的最后一步也是最關鍵一步就是內存的封裝技術。采用不同封裝技術的內存條，在性能上也會存在較大差距。從DIP、TSOP到BGA，不斷發展的封裝技術使得內存向著高頻、高速的目標繼續邁進。今天我就拿到了中科公司推出的新一代采用CSP封裝的內存條，意味著內存封裝已經進入到CSP時代。可以說，CSP技術的誕生，為DDR內存時代出現的高速度、大容量、散熱等問題提出了相應的解決方案，預計該技術將取代傳統的TSOP技術及BGA技術，成為未來內存發展的主流技術。

什么是封裝

??封裝技術其實就是一種將集成電路打包的技術。拿我們常見的內存來說，我們實際看到的體積和外觀并不是真正的內存的大小和面貌，而是內存芯片經過打包即封裝后的產品。這種打包對于芯片來說是必須的，也是至關重要的。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。由于封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的PCB（印制電路板）的設計和制造，因此它是至關重要的。

??封裝也可以說是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產品而言，封裝技術都是非常關鍵的一環。

??芯片的封裝技術種類實在是多種多樣，諸如DIP、PQFP、TSOP、TSSOP、PGA、BGA、QFP、TQFP等等，一系列名稱看上去都十分繁雜，其實，只要弄清芯片封裝發展的歷程也就不難理解了。芯片的封裝技術已經歷經好幾代的變遷，技術指標一代比一代先進，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，以及引腳數增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提高，使用更加方便等等，都是看得見的變化。

TSOP封裝

??20世紀70年代時，芯片封裝流行的還是雙列直插封裝，簡稱DIP(Dual ln-line Package)。DIP封裝在當時具有適合PCB（印刷電路板）的穿孔安裝、比TO型封裝易于對PCB布線以及操作較為方便等一些特點，其封裝的結構形式也很多，包括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等等。

??但是衡量一個芯片封裝技術先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。比如一顆采用40根I/O引腳塑料雙列直插式封裝(PDIP)的芯片為例，其芯片面積/封裝面積為1：86，離l相差很遠。不難看出，這種封裝尺寸遠比芯片大不少，說明封裝效率很低，占去了很多有效安裝面積。

??到了80年代出現的內存第二代封裝技術以TSOP為代表，它很快為業界所普遍采用，到目前為止還保持著內存封裝的主流地位。TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫，意即薄型小尺寸封裝。

??TSOP內存封裝技術的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，如SDRAM內存的集成電路兩側都有引腳，SGRAM內存的集成電路四面都有引腳。TSOP適合用SMT技術（表面安裝技術）在PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時，寄生參數(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動) 減小，適合高頻應用，操作比較方便，可靠性也比較高。改進的TSOP技術目前廣泛應用于SDRAM內存的制造上，不少知名內存制造商如三星、現代、Kingston等目前都在采用這項技術進行內存封裝。

BGA封裝

??20世紀90年代隨著集成技術的進步、設備的改進和深亞微米技術的使用，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為滿足發展的需要，在原有封裝方式的基礎上，又增添了新的方式－－球柵陣列封裝，簡稱BGA（Ball Grid Array Package）。 BGA封裝技術已經在筆記本電腦的內存、主板芯片組等大規模集成電路的封裝領域得到了廣泛的應用。比如現在的高端顯卡的顯存以及DDR333、DDR400內存上都是采用這一封裝技術的產品。

??BGA 封裝技術有這樣一些特點：

??－I/O引腳數雖然增多，但引腳間距并不小，從而提高了組裝成品率；

??－雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電氣性能；

??－厚度和重量都較以前的封裝技術有所減少；

??－寄生參數減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高；

??－組裝可用共面焊接，可靠性高。

??采用BGA新技術封裝的內存，可以使所有計算機中的DRAM內存在體積不變的情況下內存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術使每平方英寸的存儲量有了很大提升，采用BGA封裝技術的內存產品在相同容量下，體積只有TSOP封裝的三分之一；另外，與傳統TSOP封裝方式相比，BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。不過BGA封裝仍然存在著占用基板面積較大的問題。

目前隨著以處理器為主的計算機系統性能的總體大幅度提升趨勢，人們對于內存的品質和性能要求也日趨苛刻。為此，人們要求內存封裝更加緊致，以適應大容量的內存芯片，同時也要求內存封裝的散熱性能更好，以適應越來越快的核心頻率。毫無疑問的是，進展不太大的TSOP等內存封裝技術也越來越不適用于高頻、高速的新一代內存的封裝需求，新的內存封裝技術也應運而生了。

CSP封裝

??在BGA技術開始推廣的同時，另外一種從BGA發展來的CSP封裝技術正在逐漸展現它生力軍本色。CSP，全稱為Chip Scale Package，即芯片級封裝的意思。作為新一代的芯片封裝技術，在BGA、TSOP的基礎上，CSP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，已經相當接近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，僅僅相當于TSOP內存芯片面積的1/6。這樣在相同體積下，內存條可以裝入更多的芯片，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三倍。

??CSP封裝內存不但體積小，同時也更薄，其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2mm，大大提高了內存芯片在長時間運行后的可靠性，線路阻抗顯著減小，芯片速度也隨之得到大幅度的提高。

??CSP封裝的電氣性能和可靠性也相比BGA、TOSP有相當大的提高。在相同的芯片面積下CSP所能達到的引腳數明顯的要比TSOP、BGA引腳數多的多（TSOP最多304根，BGA以600根為限,CSP原則上可以制造1000根），這樣它可支持I/O端口的數目就增加了很多。此外，CSP封裝內存芯片的中心引腳形式有效的縮短了信號的傳導距離，其衰減隨之減少，芯片的抗干擾、抗噪性能也能得到大幅提升，這也使得CSP的存取時間比BGA改善15%－20%。

??在CSP的封裝方式中，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，所以內存芯片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；而傳統的TSOP封裝方式中，內存芯片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板傳熱就相對困難。

??CSP封裝可以從背面散熱，且熱效率良好，CSP的熱阻為35℃/W，而TSOP熱阻40℃/W。測試結果顯示，運用CSP封裝的內存可使傳導到PCB板上的熱量高達88.4%，而TSOP內存中傳導到PCB板上的熱量能為71.3%。另外由于CSP芯片結構緊湊，電路冗余度低，因此它也省去了很多不必要的電功率消耗，致使芯片耗電量和工作溫度相對降低。

目前內存顆粒廠在制造DDR333和DDR400內存的時候均采用0.175微米制造工藝，良品率比較低。而如果將制造工藝提升到0.15甚至0.13微米的話，良品率將大大提高。而要達到這種工藝水平，采用CSP封裝方式則是不可避免的。因此CSP封裝的高性能內存是大勢所趨。

中科CSP封裝內存外觀

下面就仔細的看一下我們這次拿到的采用CSP封裝的中科 PC-133 SDRAM內存。

下面是TSOP封裝、BGA封裝和CSP封裝內存的比較。

此外，中科還同步推出了采用CSP封裝的筆記本內存條。

??雖然我們這次見到的CSP封裝內存還只是PC133 SDRAM內存，不過不可否認的一點是，CSP封裝擁有眾多TSOP和BGA封裝所無法比擬的優點，它代表了內存技術發展的一個方向，因此在未來不可避免的會受到人們更多的關注。此次中科推出的這兩款內存條說明中科公司在CSP技術的掌握上已經走在了前列，今后我們將會繼續關注中科，關注CSP。