应知应会的电脑硬件核心知识：[66]颗粒封装
颗粒封装，其实就是内秽颢擤崮存芯片所采用的封装技术类型。封装就是将内存芯片包裹起来，以避免芯
片与外界接脖堆等眈触，防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体，乃至水蒸气，都会腐蚀芯片上
的精密电路，进而造成电学性能下降。不同的封装技术，在制造工序和工艺方面差异很大。封装后
，对内存芯片自身性能的发挥，也起到至关重要的作用。
随着光电、微电制造工艺技术的飞速发展，电子产品始终在朝着更小、更轻、更便宜的方向发展
因此，芯片元件的封装形式，也不断得到改进。芯片的封装技术，多种多样，有
DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、CSP 等等，种类不下三十种，经历了从 DIP、TSOP 到 BGA
的发展历程。芯片的封装技术已经历了几代的变革，性能日益先进，芯片面积与封装面积之比越
来越接近，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，以及引脚数增多，引脚间距减小，重量减小
，可靠性提高，使用更加方便。
1) DIP 封装
上个世纪的 70 年代，芯片封装基本都采用 DIP（Dual ln-line Package，双列直插式封装）封装
，此封装形式在当时具有适合
PCB（印刷电路板）穿孔安装，布线和操作较为方便等特点。DIP 封装的结构形式，多种多样
，包括多层陶瓷双列直插式 DIP，单层陶瓷双列直插式
DIP，引线框架式 DIP 等。但 DIP 封装形式的封装效率是很低的，其芯片面积和封装面积之比为
1:1.86。这样，封装产品的面积较大。内存条 PCB
板的面积是固定的，封装面积越大，在内存上安装芯片的数量就越少，内存条容量也就越小。同
时，较大的封装面积，对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。理想状态下，芯片面积
和封装面积之比为
1:1 将是最好的，但这是无法实现的，除非不进行封装。但随着封装技术的发展，这个比值日益
接近，现在已经有了 1:1.14 的内存封装技术。
2) TSOP 封装
到了上个世纪 80 年代，内存第二代的封装技术 TSOP 出现，得到了业界广泛的认可，时至今日
，仍旧是内存封装的主流技术。TSOP
是“Thin Small Outline Package”的缩写，意思是薄型小尺寸封装。TSOP 内存是在芯片的周
围做出引脚，采用 SMT
技术（表面安装技术）直接附着在 PCB 板的表面。TSOP
封装外形尺寸时，寄生参数（电流大幅度变化时，引起输出电压扰动）减小，适合高频应用，操
作比较方便，可靠性也比较高。同时，TSOP
封装具有成品率高、价格便宜等优点，因此，得到了极为广泛的应用。
TSOP 封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊接在 PCB 板上的，焊点和 PCB 板的接触面积较
小，使得芯片向 PCB
传热就相对困难。而且 TSOP 封装方式的内存，在超过 150MHz 后，会产生较大的信号干扰和
电磁干扰。
3) BGA 封装
20 世纪 90 年代随着技术的进步，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。为了满足发展的需要
，BGA 封装开始被应用于生产。BGA 是英文 Ball
Grid Array Package 的缩写，即球栅阵列封装。
采用 BGA 技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下，内存容量提高两到三倍，BGA 与
TSOP
相比，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。BGA 封装技术，使每平方英寸的存储量有了
很大提升，采用 BGA
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，BGA
封装方式有更加快速和有效的散热途径。
BGA 封装的 I/O 端子，以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA 技术的优点是，I/O
引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗
增加，但 BGA
能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减
少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。
说到 BGA 封装，就不能不提 Kingmax 公司的专利 TinyBGA 技术。TinyBGA 英文全称为 Tiny
Ball Grid
Array（小型球栅阵列封装），属于是 BGA 封装技术的一个分支。是 Kingmax 公司于 1998 年
8
月开发成功的。其芯片面积与封装面积之比，不小于 1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下
，内存容量提高 2～3 倍，与 TSOP
封装产品相比，其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。
采用 TinyBGA 封装技术的内存产品，在相同容量情况下，体积只有 TSOP 封装的 1/3。TSOP
封装内存的引脚是由芯片四周引出的，而 TinyBGA
则是由芯片中心方向引出。这种方式，有效地缩短了信号的传导距离，信号传输线的长度，仅是
传统的 TSOP 技术的
1/4。因此，信号的衰减也随之减少。这样，不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能，而且提
高了电性能。采用 TinyBGA 封装芯片，可抗高达
300MHz 的外频，而采用传统 TSOP 封装技术，最高只可抗 150MHz 的外频。
TinyBGA 封装的内存，其厚度也更薄（封装高度小于 0.8mm），从金属基板到散热体的有效散
热路径，仅有
0.36mm。因此，TinyBGA 内存拥有更高的热传导效率，非常适用于长时间运行的系统，稳定性
极佳。
4) CSP 封装
CSP（Chip Scale Package），是芯片级封装的意思。CSP
封装是最新一代的内存芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。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。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。
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 0.2
毫米，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
大幅度提高。
CSP 封装内存芯片的中心引脚形式，有效地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。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。