CPU芯片封裝技術的發展演變

  
    摘 要： 本文主要介紹了CPU芯片封裝技術的發展演變，以及未來的芯片封裝技術。同時，中可以看出芯片技術與封裝技術相互促進，協調發展密不可分的關系。  
關鍵詞： CPU；封裝；BGA 

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

    對于CPU，讀者已經很熟悉了，Pentium、PentiumⅡ、PentiumⅢ、PentiumⅣ、Celeron、K6、K6-2、K7……相信您可以數家珍似地列出一長串。但談到CPU和其他大規模集成電路的封裝，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、保持芯片和增強電熱性能的作用，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，這些引腳又通過印制板上的導線與其他器件建立連接。因此，封裝對CPU和其他LSI集成電路都起著重要的作用。新一代CPU的出現常常伴隨著新的封裝形式的使用。  

    芯片的封裝技術已經歷了好幾代的變遷，從DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，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于1，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，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。  

封裝形式敘述如下： 

    (1)DIP封裝 

    70年代流行的雙列直插封裝，簡稱DIP(Dualh-line Package)。DIP封裝結構具有以下特點： 

    1)適合PCB的穿孑L安裝； 

    2)比TO型封裝易于對PCB布線； 

    3)操作方便。 

    DIP封裝結構形式有多種，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，塑料包封結構式，陶瓷低熔玻璃封裝式)等。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