CPU封裝形式

CPU封裝是採用特定的材料將CPU晶片或CPU模組固化在其中以防損壞的保護措施，一般必須在封裝後CPU才能交付用戶使用。CPU的封裝方式取決於CPU安裝形式和器件集成設計，從大的分類來看通常採用Socket插座進行安裝的CPU使用PGA（柵格陣列）方式封裝，而採用Slot x槽安裝的CPU則全部採用SEC（單邊接插盒）的形式封裝。現在還有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術。由於市場競爭日益激烈，目前CPU封裝技術的發展方向以節約成本為主

基本介紹

• 中文名：CPU封裝形式
• 主要封裝技術：DIP技術QFP技術PFP技術
• 材料：將CPU晶片或CPU模組
• 作用：防損壞的保護

技術介紹

所謂“封裝技術”是一種將積體電路用絕緣的塑膠或陶瓷材料打包的技術。以CPU為例，我們實際看到的體積和外觀並不是真正的CPU核心的大小和面貌，而是CPU核心等元件經過封裝後的產品。

封裝對於晶片來說是必須的，也是至關重要的。因為晶片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對晶片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝後的晶片也更便於安裝和運輸。由於封裝技術的好壞還直接影響到晶片自身性能的發揮和與之連線的PCB（印製電路板）的設計和製造，因此它是至關重要的。封裝也可以說是指安裝半導體積體電路晶片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護晶片和增強導熱性能的作用，而且還是溝通晶片內部世界與外部電路的橋樑——晶片上的接點用導線連線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線。因此，對於很多積體電路產品而言，封裝技術都是非常關鍵的一環。

目前採用的CPU封裝多是用絕緣的塑膠或陶瓷材料包裝起來，能起著密封和提高晶片電熱性能的作用。由於現在處理器晶片的內頻越來越高，功能越來越強，引腳數越來越多，封裝的外形也不斷在改變。封裝時主要考慮的因素：

晶片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，儘量接近1：1

引腳要儘量短以減少延遲，引腳間的距離儘量遠，以保證互不干擾，提高性能

基於散熱的要求，封裝越薄越好

作為計算機的重要組成部分，CPU的性能直接影響計算機的整體性能。而CPU製造工藝的最後一步也是最關鍵一步就是CPU的封裝技術，採用不同封裝技術的CPU，在性能上存在較大差距。只有高品質的封裝技術才能生產出完美的CPU產品。

主要封裝技術

DIP技術

QFP技術

PFP技術

PGA技術

BGA技術

目前較為常見的封裝形式：

OPGA封裝

mPGA封裝

CPGA封裝

FC-PGA封裝

FC-PGA2封裝

OOI 封裝

PPGA封裝

S.E.C.C.封裝

S.E.C.C.2 封裝

S.E.P.封裝

PLGA封裝

CuPGA封裝

封裝技術解釋

DIP封裝

DIP封裝（Dual In-line Package），也叫雙列直插式封裝技術，指採用雙列直插形式封裝的積體電路晶片，絕大多數中小規模積體電路均採用這種封裝形式，其引腳數一般不超過 100。DIP封裝的CPU晶片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結構的晶片插座上。當然，也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。 DIP封裝的晶片在從晶片插座上插拔時應特別小心，以免損壞管腳。DIP封裝結構形式有：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，塑膠包封結構式，陶瓷低熔玻璃封裝式）等。

DIP封裝具有以下特點：

1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。

2.晶片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。

最早的4004、8008、8086、8088等CPU都採用了DIP封裝，通過其上的兩排引腳可插到主機板上的插槽或焊接在主機板上。

QFP封裝

這種技術的中文含義叫方型扁平式封裝技術（Plastic Quad Flat Pockage），該技術實現的CPU晶片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規模或超大規模積體電路採用這種封裝形式，其引腳數一般都在100以上。該技術封裝CPU時操作方便，可靠性高；而且其封裝外形尺寸較小，寄生參數減小，適合高頻套用；該技術主要適合用SMT表面安裝技術在PCB上安裝布線。

PFP封裝

該技術的英文全稱為Plastic Flat Package，中文含義為塑膠扁平組件式封裝。用這種技術封裝的晶片同樣也必須採用SMD技術將晶片與主機板焊接起來。採用SMD安裝的晶片不必在主機板上打孔，一般在主機板表面上有設計好的相應管腳的焊盤。將晶片各腳對準相應的焊盤，即可實現與主機板的焊接。用這種方法焊上去的晶片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。該技術與上面的QFP技術基本相似，只是外觀的封裝形狀不同而已。

PGA封裝

該技術也叫插針格線陣列封裝技術（Ceramic Pin Grid Arrau Package），由這種技術封裝的晶片內外有多個方陣形的插針，每個方陣形插針沿晶片的四周間隔一定距離排列，根據管腳數目的多少，可以圍成2～5圈。安裝時，將晶片插入專門的PGA插座。為了使得CPU能夠更方便的安裝和拆卸，從486晶片開始，出現了一種ZIF CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術一般用於插拔操作比較頻繁的場合之下。

BGA封裝

BGA技術（Ball Grid Array Package）即球柵陣列封裝技術。該技術的出現便成為CPU、主機板南、北橋晶片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝占用基板的面積比較大。雖然該技術的I/O引腳數增多，但引腳之間的距離遠大於QFP，從而提高了組裝成品率。而且該技術採用了可控塌陷晶片法焊接，從而可以改善它的電熱性能。另外該技術的組裝可用共面焊接，從而能大大提高封裝的可靠性；並且由該技術實現的封裝CPU信號傳輸延遲小，適應頻率可以提高很大。

BGA封裝具有以下特點：

1.I/O引腳數雖然增多，但引腳之間的距離遠大於QFP封裝方式，提高了成品率

2.雖然BGA的功耗增加，但由於採用的是可控塌陷晶片法焊接，從而可以改善電熱性能

3.信號傳輸延遲小，適應頻率大大提高

4.組裝可用共面焊接，可靠性大大提高

目前較為常見的封裝形式：

OPGA封裝

OPGA（Organic pin grid Array，有機管腳陣列）。這種封裝的基底使用的是玻璃纖維，類似印刷電路板上的材料。此種封裝方式可以降低阻抗和封裝成本。OPGA封裝拉近了外部電容和處理器核心的距離，可以更好地改善核心供電和過濾電流雜波。AMD公司的 AthlonXP系列CPU大多使用此類封裝。

mPGA封裝

mPGA，微型PGA封裝，目前只有AMD公司的Athlon 64和英特爾公司的Xeon（至強）系列CPU等少數產品所採用，而且多是些高端產品，是種先進的封裝形式。

CPGA封裝

CPGA也就是常說的陶瓷封裝，全稱為Ceramic PGA。主要在Thunderbird（雷鳥）核心和“Palomino”核心的Athlon處理器上採用。

FC-PGA封裝

FC-PGA封裝是反轉晶片針腳柵格陣列的縮寫，這種封裝中有針腳插入插座。這些晶片被反轉，以至片模或構成計算機晶片的處理器部分被暴露在處理器的上部。通過將片模暴露出來，使熱量解決方案可直接用到片模上，這樣就能實現更有效的晶片冷卻。為了通過隔絕電源信號和接地信號來提高封裝的性能，FC- PGA 處理器在處理器的底部的電容放置區域（處理器中心）安有離散電容和電阻。晶片底部的針腳是鋸齒形排列的。此外，針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。FC-PGA 封裝用於奔騰 III 和英特爾賽揚 處理器，它們都使用 370 針。

FC-PGA2封裝

FC-PGA2 封裝與 FC-PGA 封裝類型很相似，除了這些處理器還具有集成式散熱器 (IHS)。集成式散熱器是在生產時直接安裝到處理器片上的。由於 IHS 與片模有很好的熱接觸並且提供了更大的表面積以更好地發散熱量，所以它顯著地增加了熱傳導。FC-PGA2 封裝用於奔騰 III 和英特爾賽揚處理器（370 針）和奔騰 4 處理器（478 針）。

OOI封裝

OOI 是 OLGA 的簡寫。OLGA 代表了基板柵格陣列。OLGA 晶片也使用反轉晶片設計，其中處理器朝下附在基體上，實現更好的信號完整性、更有效的散熱和更低的自感應。OOI 有一個集成式導熱器 (IHS)，能幫助散熱器將熱量傳給正確安裝的風扇散熱器。OOI 用於奔騰 4 處理器，這些處理器有 423 針。

PPGA封裝

“PPGA”的英文全稱為“Plastic Pin Grid Array”，是塑針柵格陣列的縮寫，這些處理器具有插入插座的針腳。為了提高熱傳導性，PPGA 在處理器的頂部使用了鍍鎳銅質散熱器。晶片底部的針腳是鋸齒形排列的。此外，針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。

S.E.C.C.封裝

“S.E.C.C.”是“Single Edge Contact Cartridge”縮寫，是單邊接觸卡盒的縮寫。為了與主機板連線，處理器被插入一個插槽。它不使用針腳，而是使用“金手指”觸點，處理器使用這些觸點來傳遞信號。S.E.C.C. 被一個金屬殼覆蓋，這個殼覆蓋了整個卡盒組件的頂端。卡盒的背面是一個熱材料鍍層，充當了散熱器。S.E.C.C. 內部，大多數處理器有一個被稱為基體的印刷電路板連線起處理器、二級高速快取和匯流排終止電路。S.E.C.C. 封裝用於有 242 個觸點的英特爾奔騰II 處理器和有 330 個觸點的奔騰II 至強和奔騰 III 至強處理器。

S.E.C.C.2 封裝

S.E.C.C.2 封裝與 S.E.C.C. 封裝相似，除了S.E.C.C.2 使用更少的保護性包裝並且不含有導熱鍍層。S.E.C.C.2 封裝用於一些較晚版本的奔騰II 處理器和奔騰 III 處理器（242 觸點）。

S.E.P.封裝

“S.E.P.”是“Single Edge Processor”的縮寫，是單邊處理器的縮寫。“S.E.P.”封裝類似於“S.E.C.C.”或者“S.E.C.C.2”封裝，也是採用單邊插入到 Slot插槽中，以金手指與插槽接觸，但是它沒有全包裝外殼，底板電路從處理器底部是可見的。“S.E.P.”封裝套用於早期的242根金手指的 Intel Celeron 處理器。