满足小体积和高性能应用需求的层叠封装技术.doc
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深圳金百泽电子科技股份有限公司(HYPERLINK"http://www.kbsems.com"www.kbsems.com)成立于1997年,是HYPERLINK"http://www.kbsems.com"线路板行业十强企业,总部设在深圳,研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地,为客户提供产品研发的HYPERLINK"http://www.kbsems.com"PCB设计、HYPERLINK"http://www.kbsems.com"PCB快速制造、HYPERLINK"http://www.kbsems.com"SMT加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案,是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话:0755-26546699-223满足小体积和高性能应用需求的层叠封装技术长时间以来,多芯片封装(MCP)满足了在越来越小的空间里加入更多性能和特性的需求。很自然地就会希望存储器的MCP能够扩展到包含如基带或多媒体处理器等ASIC。但这实现起来会遇到困难,即高昂的开发成本以及拥有/减小成本。如何解决这些问题呢?层叠封装(PoP)的概念逐渐被业界广泛接受。从MCP到PoP的发展道路在单个封装内整合了多个FlashNOR、NAND和RAM的Combo(Flash+RAM)存储器产品被广泛用于移动电话应用。这些单封装解决方案包括多芯片封装(MCP)、系统级封装(SiP)和多芯片模块(MCM)。刚开始时移动电话中的MCP整合的芯片,比如8Mb的Flash和2Mb的SRAM,以现在的眼光来看密度较低。随着移动电话对存储器要求的提高,闪存的密度也随着NORFlash的增多和NANDFlash的引入而增加,SRAM也被PSRAM所取代。在体积越来越小的移动电话中提供更多功能的需求是MCP发展的主要驱动力。然而,开发既能增强性能又要保持小型尺寸的解决方案面临着艰巨的挑战。不仅尺寸是个问题,性能也存在问题,如当要与移动电话中的基带芯片组或多媒体协处理器配合工作时,要使用具有SDRAM接口和DDR接口的MCP存储器。SoCSoC的基本概念是在同一片裸片上集成更多的器件,以达到减少体积、增强性能和降低成本的目的。但在项目生命周期非常短、成本要求非常苛刻的移动电话市场,SoC解决方案有很大的局限性。从存储器配置的角度看,不同类型的存储器需要大量逻辑,掌握不同的设计规则和技术是非常大的挑战,会影响开发时间和应用所要求的灵活性。SiP从裸片角度看,保持基本组件的独立并用不同技术进行制造可以解决上述问题。存储器和ASIC可以组装在同一封装中。但有两个主要问题需要考虑。1.SiP生产成本与良品率的关系在开发任何配置的MCP时,最终封装和制造的良品率等于MCP中所有单元的良品率的乘积。为了举例说明这一原则,我们假设每个元件的良品率是90%,当MCP由4片裸片组成时,总的良品率就是90%x90%x90%x90%=65%。很明显这么低的良品率无法实施大批量生产,特别是服务于对成本有连续压力的很大批量的消费市场时。在采用MCP配置时已知良好芯片(KGD)是一种常用的做法,可以将良品率保持在一个可接受的水平。根据功能和规格要求,存储器和基带器件约占移动电话25%的BOM。整合了存储器和基带器件或协处理器的SiP成本较高,如果SiP内部任一器件不能满足规格要求,那么整个SiP都会被拒收和舍弃。2.SiP的灵活性不够SiP的推出还受限于当时组件的可用情况。为了获得有竞争力的解决方案,所有组件必须从一开始就用最具成本效益的技术进行生产。对ASIC和存储器来说,开发资源和所需的时间有很大的区别,因此情况变得更加复杂。在许多情况下,这些器件是由不同公司生产的,也就意味着同时获得它们相当困难。只有产品种类丰富的半导体供应商才能从公司内部提供大多数器件,满足时间上的要求。一旦SiP开发出来并开始向移动电话制造商正式供货后,如果因为有新技术可使成本降低而想修改SiP中任何一个组件时,将要求对整个SiP进行重新认证。这是一个漫长而昂贵的过程。PoP概念介绍PoP概念将ASIC与存储器分离开来,从而可以采用不同的途径对ASIC和存储器分别进行开发和推出。这个解决方案是通过在一个封装顶部组装另一个封装实现的。顶层封装的焊球直接绑定在底层封装上表面的连接焊盘上(如图1所示)。图1:POP的横截面图。底层(下层)封装一般包含ASIC形式的基带器件或多媒体处理器(如有需要时,底层封装也可以使用存储器模块,以实现存储器的多重堆叠)。顶层(上层)封装一般包含多个存储器件(Flash和RAM)。与双封装解决方案相比,PoP解决方案可以显著节省PCB的面积。同样重要的是,两个器件的相邻意味着性能可以得到优化。在使用100