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计算机内存结构与封装

【摘要】:表3-2内存的组成续表2.内存的封装平时所看到的内存条其实并不是内存真正的面貌和大小,而是内存条芯片经过“封装”后的产品。图3-11TSOP 封装方式内存3)BGA 封装BGA简称为球形封装。CSP 封装的芯片面积之比超过了1:1.14,几乎接近1:1 的理想情况,绝对尺寸也只有32 mm2,仅为普通BGA 封装的1/3,TSOP封装的1/6。

1.内存的结构

内存发展到今天,已进入了DDR 时代,下面以主流的DDR 内存来介绍内存的结构。图3-9 所示为一根DDR 内存条。

图3-9 DDR 内存的结构

DDR 内存的组成如表3-2 所示。

表3-2 内存的组成

续表

2.内存的封装

平时所看到的内存条其实并不是内存真正的面貌和大小,而是内存条芯片经过“封装”后的产品。像CPU 一样,封装是内存至关重要和必不可少的一道程序。封装可以隔离空气中的杂质,防止对内存芯片电路的腐蚀,便于安装和运输,良好的封装还会提高内存芯片的性能。常见的内存封方式有DIP、SOJ、TSOP、BGA 等几种。

1)DIP 封装

DIP(Dual In-Line Package,双列直插式封装)是内存DIP 最初的封装方式。DIP 封装的封装面积与芯片面积的比值远远大于1,所以封装效果很差。DlP 封装一般是长方形,针脚从长边引出来,且针脚数量一般为8~64 针,抗干扰能力很差,此种封装方式很快就被淘汰了。采用DIP 封装方式的内存芯片如图3-10 所示。

图3-10 DIP 封装方式

2)TSOP 封装

TSOP(Thin Small Outline Package,薄型小尺寸封装)。封装技术出现于1980 年,在当时,该封装技术以高频应用、操作方便和可靠性高三个方面的优点而受到厂商和用户的青睐。TSOP 封装技术广泛地应用于SDRAM 内存的制造上,一些著名的厂商,如三星、现代、金斯顿等都是采用该种封装技术进行内存封装的。随着技术的不断进步,TSOP 封装也暴露出了一些弱点,如芯片引脚焊点与PCB 板上的接触面积小,不利于内存芯片向PCB 板传热;TSOP 封装的内存的工作频率超过150 MHz 后,会产生较大的信号干扰和电磁干扰。这些弱点使得TSOP 封装技术越来越不适用于高频、高速内存的需求。图3-11所示为采用TSOP 封装技术的内存芯片。

(www.chuimin.cn)

图3-11 TSOP 封装方式内存

3)BGA 封装

BGA(Ball Grid Array,球形矩阵排列封装)简称为球形封装。该封装用可控塌陷芯片法焊接,使电热性能得到改善;此种封装使内存的厚度和重量都减少,信号传输延迟小,工作频率大大提高;相同容量的内存,采用BGA 封装技术的体积只有TSOP 封装的1/3。图3-12 所示为采用BGA 封装技术的内存芯片。

图3-12 BGA 封装方式

BGA 封装技术还有两种特殊版本,一种是KingMax 公司推出的Tiny-BGA 封装(小型球栅阵列封装),它可以视为一种超小型的BGA 封装;另一种是主要应用于Direct RDRAM 内存上的mBGA 封装(微型球栅阵列封装)。图3-13 和图3-14 所示分别为采用这两种封装技术的内存芯片。

图3-13 Tiny-BGA 封装方式

图3-14 mBGA 封装方式

4)CSP 封装

CSP(Chip Scale Package,芯片尺寸封装)是一种新的封装方式。在TSOP、BGA的基础上,CSP 封装的性能有了很大的提升。CSP 封装的芯片面积之比超过了1:1.14,几乎接近1:1 的理想情况,绝对尺寸也只有32 mm2,仅为普通BGA 封装的1/3,TSOP封装的1/6。也就是说,在相同的体积下,CSP 封装的内存条可以装入更多的内存颗粒,增大了单条内存的容量。另外,CSP 封装的内存产品在抗噪性、散热性、电气性能、可靠性、稳定性等方面也要比其他封装形式强。CSP 封装技术以它的绝对优势成为DRAM产品中最具有革命性变化的内存封装工艺。图3-15 所示为CSP 封装方式的内存。

随着DDR2 技术规范的制定和推广,CSP 封装的改良版WLCSP 封装成为当时内存芯片封装技术领域的新主流。WLCSP 即Wafer Level Chip Scale Package 的缩写,中文意思为晶圆体芯片封装,该封装相对普通CSP 和其他的封装技术有着更明显的优势:一是工艺工序大大优化,直接对晶圆体进行封装,而不需要对晶圆体进行切割、分类;二是生产周期和成本大幅度下降;三是电气性能更优异,几乎消除了引脚产生的电磁干扰。采用WLCSP 封装技术的内存可以支持800 MHz 的频率和1 GB 的容量。图3-16 所示为采用WLCSP 封装技术的内存芯片。

图3-15 CSP 封装方式

图3-16 WLCPS 封装方式