内存封装模式CSP和FBGA有什么区别?哪个好
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发布时间：2022-05-05 18:14
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时间：2022-06-27 21:49
20世纪90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为满足发展的需要，在原有封装方式的基础上，又增添了新的方式－球栅阵列封装，简称BGA（Ball Grid Array Package）。BGA封装技术已经在GPU（图形处理芯片）、主板芯片组等大规模集成电路的封装领域得到了广泛的应用[ 3 ]。而TinyBGA（Tiny Ball Grid Array，小型球栅阵列封装）就是微型BGA的意思，TinyBGA属于BGA封装技术的一个分支，采用BT树脂以替代传统的TSOP技术，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。目前高端显卡的显存以及DDR333、DDR400内存上都是采用这一封装技术的产品
TinyBGA封装的芯片与普通TSOP封装的芯片相比，有以下几个特点：
一、单位容量内的存储空间大大增加，相同大小的两片内存颗粒，TinyBGA封装方式的容量能比TSOP高一倍，成本也不会有明显上升，而且当内存颗粒的制程小于0.25微米时，TinyBGA封装的成本比TSOP还要低。
二、具有较高的电气性能。TinyBGA封装的芯片通过底部的锡球与PCB板相连，有效地缩短了信号的传输距离，信号传输线的长度仅是传统TSOP技术的四分之一，信号的衰减也随之下降，能够大幅度提升芯片的抗干扰性能。
三、具有更好的散热能力。TinyBGA封装的内存，不但体积比相同容量的TSOP封装芯片小，同时也更薄（封装高度小于0.8毫米），从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36毫米。相比之下，TinyBGA方式封装的内存拥有更高的热传导效率，TinyBGA封装的热抗阻比TSOP低75％[ 1 ]。
采用TinyBGA新技术封装的内存，可以使所有计算机中的DRAM内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍，TinyBGA与TSOP相比，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。TinyBGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有TSOP封装的三分之一；另外，与传统TSOP封装方式相比，TinyBGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。不过TinyBGA封装仍然存在着占用基板面积较大的问题。目前随着以处理器为主的计算机系统性能的总体大幅度提升趋势，人们对于内存的品质和性能要求也日趋苛刻。为此，人们要求内存封装更加紧致，以适应大容量的内存芯片，同时也要求内存封装的散热性能更好，以适应越来越快的核心频率。毫无疑问的是，进展不太大的TSOP等内存封装技术也越来越不适用于高频、高速的新一代内存的封装需求，新的内存封装技术也应运而生了。
一般来说，FBGA封装方式会比TSOP来的好， TSOP封装的针脚在外，而FBGA针脚在内，比较不容易受到外在环境的干扰；此外，FBGA封装的颗粒也比较小，在512MB或1G以上的记忆体模组大都采用FBGA封装。
明日之星—CSP封装
在BGA技术开始推广的同时，另外一种从BGA发展来的CSP封装技术（如图3所示）正在逐渐展现它生力军本色，金士顿、勤茂科技等领先内存制造商已经推出了采用CSP封装技术的内存产品。CSP，全称为Chip Scale Package，即芯片尺寸封装的意思。作为新一代的芯片封装技术，在BGA、TSOP的基础上，CSP的性能又有了*性的提升。CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1：1.14，已经相当接近1：1的理想情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通的BGA的1/3，仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。这样在相同体积下，内存条可以装入更多的芯片，从而增大单条容量。也就是说，与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍，图4展示了三种封装技术内存芯片的比较，从中我们可以清楚的看到内存芯片封装技术正向着更小的体积方向发展。CSP封装内存不但体积小，同时也更薄，其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2mm，大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度的提高。CSP封装的电气性能和可靠性也相比BGA、TOSP有相当大的提高。在相同的芯片面积下CSP所能达到的引脚数明显的要比TSOP、BGA引脚数多的多（TSOP最多304根，BGA以600根为限，CSP原则上可以制造1000根），这样它可支持I/O端口的数目就增加了很多。此外，CSP封装内存芯片的中心引脚形式有效的缩短了信号的传导距离，其衰减随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升，这也使得CSP的存取时间比BGA改善15%－20%。在CSP的封装方式中，内存颗粒是通过一个个锡球焊接在PCB板上，由于焊点和PCB板的接触面积较大，所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去；而传统的TSOP封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊在PCB板上的，焊点和PCB板的接触面积较小，使得芯片向PCB板传热就相对困难。CSP封装可以从背面散热，且热效率良好，CSP的热阻为35℃/W，而TSOP热阻40℃/W。测试结果显示，运用CSP封装的内存可使传导到PCB板上的热量高达88.4%，而TSOP内存中传导到PCB板上的热量能为71.3%。另外由于CSP芯片结构紧凑，电路冗余度低，因此它也省去了很多不必要的电功率消耗，致使芯片耗电量和工作温度相对降低。目前内存颗粒厂在制造DDR333和DDR400内存的时候均采用0.175微米制造工艺，良品率比较低。而如果将制造工艺提升到0.15甚至0.13微米的话，良品率将大大提高。而要达到这种工艺水平，采用CSP封装方式则是不可避免的。因此CSP封装的高性能内存是大势所趋
