金九拉的小女儿:内存封装方式介绍

内存颗粒的封装方式经历了DIP、SIP、SOJ、TSOP、BGA、CSP的变革，可谓风风雨雨一路发展而来。在介绍内存颗粒封装之前，让我们先来看看内存的3种模块。

在早期的PC中，存储芯片都是直接焊接在主板上的， RAM的容量也就因此固定下来，如果要扩容就很麻烦。为了拓展RAM的容量，后来设计者就把存储芯片做成专门的存储模块，需要的时候再添加。

SIMM（单列直插存储模块）体积小、重量轻，插在主板的专用插槽上。插槽上有防呆设计，能够避免插反，而且插槽两端有金属卡子将它卡住，这便是现今内存的雏形。其优点在于使用了标准引脚设计，几乎可以兼容所有的PC机。

DIMM（双列直插存储模块）和SIMM相似，只是体积稍大。不同处在于SIMM的部分引脚前后连接在一起，而DIMM的每个引脚都是分开的，所以在电气性能上有较大改观，而且这样可以不用把模块做得很大就可以容纳更多的针脚，从而容易得到更大容量的RAM。

RIMM（Rambus直插式存储模块）其外形有点像DIMM，只是体积要大一点，性能更好，但价格昂贵，发热量较大。为了解决发热问题，模块上都有一个很长的散热片。

现在再回过头来看看内存颗粒的封装。

DIP 早期的内存颗粒也采用DIP（Dual In-line Package双列直插式封装），这种封装的外形呈长方形，针脚从长边引出，由于针脚数量少（一般为8～64针），且抗干扰能力极弱，加上体积比较“庞大”，所以DIP封装如昙花一现。

SIP（Single In-line Package单列直插封装）只从单边引出针脚，直接插入PCB板中，其封装和DIP大同小异。其吸引人之处在于只占据很少的电路板面积，然而在某些体系中，封闭式的电路板限制了SIP封装的高度和应用。加上没有足够的引脚，性能不能令人满意，很快退出了市场。

从SOJ（Small Out－Line J－Lead小尺寸J形引脚封装）中伸出的引脚有点像DIP的引脚，但不同的是其引脚呈“J”形弯曲地排列在芯片底部四周，必须配合专门为SOJ设计的插座使用。

在1980年代出现的TSOP封装（Thin Small Outline Package薄型小尺寸封装），由于更适合高频使用，以较强的可操作性和较高的可靠性征服了业界。TSOP的封装厚度只有SOJ的三分之一。TSOP内存封装的外形呈长方形，且封装芯片的周围都有I/O引脚。例如SDRAM内存颗粒的两侧都有引脚，而SGRAM内存颗粒的四边都有引脚，所以体积相对较大。在TSOP封装方式中，内存颗粒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板传热相对困难。

Tiny-BGA（Tiny Ball Grid Array小型球栅阵列封装）是由 Kingmax推出的封装方式。由于Tiny-BGA封装减少了芯片的面积，可以看成是超小型的BGA封装。Tiny-BGA封装比起传统的封装技术有三大进步：更大的容量（在电路板上可以安放更多的内存颗粒）；更好的电气性能（因为芯片与底板连接的路径更短，减小了电磁干扰的噪音，能适合更高的工作频率）；更好的散热性能（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，所以内存颗粒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）。

mBGA（Micro Ball Grid Array微型球栅阵列封装）可以说是BGA的改进版，封装呈正方形，内存颗粒的实际占用面积比较小。由于采用这种封装方式内存颗粒的针脚都在芯片下部，连接短、电气性能好、也不易受干扰。这种封装技术会带来更好的散热及超频性能，尤其适合工作于高频状态下的Direct RDRAM，但制造成本极高，目前主要用于Direct RDRAM。

CSP（Chip Scale Package芯片级封装）是一种新的封装方式。在BGA、TSOP的基础上，CSP封装的性能又有了革命性的提升。CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1∶1.14，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，相当于TSOP内存颗粒面积的1/6。这样在相同体积下，内存条可以装入更多的内存颗粒，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3倍。而且，CSP封装的内存颗粒不仅可以通过PCB板散热还可以从背面散热，且散热效率良好。同时由于JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council，电子设备工程联合委员会）制定的DDRⅡ技术规范，加上TSOP-Ⅱ封装会在DDRⅡ成为市场主流时彻底退出市场，所以CSP的改良型WLCSP将会担当起新的封装大任。同时WLCSP有着比CSP更为贴近芯片尺寸的封装方法，在晶圆上就做好了封装布线，因此在可靠性方面达到了更高的水平。

接下来我们顺理成章地要说到WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package晶圆级芯片封装），这种技术不同于传统的先切割晶圆，再封装测试的做法，而是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割。WLCSP有着更明显的优势。首先是工艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序，而传统工艺在封装之前还要对晶圆进行切割、分类。所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，设备测试一次完成，这在传统工艺中都是不可想象的。其次，生产周期和成本大幅下降，WLCSP的生产周期已经缩短到1天半。而且，新工艺带来优异的性能，采用WLCSP封装技术使芯片所需针脚数减少，提高了集成度。WLCSP带来的另一优点是电气性能的提升，引脚产生的电磁干扰几乎被消除。采用WLCSP封装的内存可以支持到800MHz的频率，最大容量可达1GB！