บรรจุภัณฑ์ชิป
ไอซี พีซีบี & การบรรจุหีบห่อ- เมื่อพูดถึงอนาคตของเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้, แนวทางในอนาคตของนวัตกรรมเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ชัดเจน. มันดังและชัดเจนว่าจะประสบความสำเร็จ, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้จะต้องมีขนาดเล็กและยังคงทำงานได้. บทความนี้เน้นที่ข้อกำหนดสำหรับเวเฟอร์ – ชิประดับ – บรรจุภัณฑ์ระดับใน SRAM .
เพื่อลดรอยเท้า, และทำให้พื้นที่กระดานโดยรวม, ไมโครคอนโทรลเลอร์จะย้ายไปยังโหนดกระบวนการที่เล็กลงทุกๆ รุ่น. ในเวลาเดียวกัน, พวกเขากำลังพัฒนาเพื่อดำเนินการที่ซับซ้อนและทรงพลังมากขึ้น. เนื่องจากการดำเนินงานมีความซับซ้อนมากขึ้น, มีความจำเป็นเร่งด่วนในการเพิ่มแคช. น่าเสียดาย, กับแต่ละโหนดกระบวนการใหม่, เพิ่มแคชแบบฝัง (SRAM แบบฝัง) กลายเป็นเรื่องท้าทายด้วยเหตุผลหลายประการ, รวมทั้ง SER ที่สูงขึ้นด้วย, ผลผลิตต่ำกว่า, และการใช้พลังงานที่สูงขึ้น. ลูกค้ายังมีข้อกำหนด SRAM แบบกำหนดเองอีกด้วย. สำหรับผู้ผลิต MCU ที่จะจัดหาขนาดแคชที่เป็นไปได้ทั้งหมดนั้น จำเป็นต้องมีกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ใหญ่เกินกว่าจะจัดการได้. สิ่งนี้ได้ผลักดันให้เกิดความจำเป็นในการจำกัด SRAM ที่ฝังอยู่บนแกนคอนโทรลเลอร์ และแคชผ่าน SRAM ภายนอก.
อย่างไรก็ตาม, เนื่องจาก SRAM ภายนอกใช้พื้นที่บอร์ด PCB เป็นจำนวนมาก, การใช้ SRAM ภายนอกต้องเผชิญกับความท้าทายในการย่อขนาด. เนื่องจากสถาปัตยกรรมแบบหกทรานซิสเตอร์, การลดขนาดของ SRAM ภายนอกโดยการย้าย SRAM ภายนอกไปยังโหนดกระบวนการที่เล็กกว่าจะทำให้เกิดปัญหาเดียวกันกับที่รบกวน SRAM ที่ฝังตัวขนาดจิ๋ว.
สิ่งนี้นำเราไปสู่ทางเลือกถัดไปสำหรับปัญหาเก่าแก่นี้: ลดอัตราส่วนของบรรจุภัณฑ์ชิปต่อขนาดชิปใน SRAM ภายนอก. โดยทั่วไป, ชิป SRAM แบบแพ็กเกจมีขนาดใหญ่กว่าชิปเปล่าหลายเท่า (ขึ้นไป 10 ครั้ง). วิธีแก้ปัญหาทั่วไปสำหรับปัญหานี้คือการไม่ใช้ชิป SRAM แบบห่อหุ้มเลย. ควรใช้ชิป SRAM (1/10 ขนาด) จากนั้นจึงบรรจุด้วยชิป MCU โดยใช้บรรจุภัณฑ์แบบหลายชิปที่ซับซ้อน (เอ็มซีพี) หรือเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์สามมิติ (หรือที่เรียกว่าบรรจุภัณฑ์ระดับระบบ SIP). แต่แนวทางนี้ต้องใช้การลงทุนจำนวนมาก และเป็นไปได้สำหรับผู้ผลิตรายใหญ่เท่านั้น. จากมุมมองของการออกแบบ, นอกจากนี้ยังลดความยืดหยุ่นเนื่องจากส่วนประกอบใน SIP ไม่สามารถเปลี่ยนได้ง่าย. ตัวอย่างเช่น, หากมีเทคโนโลยี SRAM ใหม่, เราไม่สามารถเปลี่ยนชิป SRAM ใน SIP ได้อย่างง่ายดาย. เพื่อทดแทนชิปเปลือยใดๆ ในแพ็คเกจ, SIP ทั้งหมดจะต้องได้รับการตรวจสอบสิทธิ์อีกครั้ง. การปรับคุณสมบัติใหม่ต้องใช้การลงทุนใหม่และต้องใช้เวลามากขึ้น.
มีวิธีประหยัดพื้นที่บอร์ดในขณะที่แยก SRAM ออกจาก MCU โดยไม่ทำให้ MCP เกิดปัญหาหรือไม่? กลับไปที่อัตราส่วนขนาดคอร์ต่อชิป, เราเห็นช่องทางสำหรับการปรับปรุงที่สำคัญ. ลองตรวจสอบว่ามีบรรจุภัณฑ์ที่พอดีกับแม่พิมพ์หรือไม่? กล่าวอีกนัยหนึ่ง, ถ้าคุณไม่สามารถแกะออกได้, กรุณาลดขนาดขนาดลง.
แนวทางที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันคือการลดขนาดของแพ็คเกจชิปโดยใช้ WLCSP (แพ็คเกจระดับชิประดับเวเฟอร์). WLCSP หมายถึงเทคโนโลยีการตัดแต่ละหน่วยจากเวเฟอร์เป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วประกอบเป็นบรรจุภัณฑ์. โดยพื้นฐานแล้วอุปกรณ์นี้เป็นชิปเปลือยที่มีจุดยกขึ้นหรือรูปแบบอาเรย์ทรงกลมที่ไม่ต้องใช้เส้นประสานหรือการเชื่อมต่อชั้นกลาง. ขึ้นอยู่กับข้อกำหนด, พื้นที่ของแพ็คเกจระดับชิปนั้นขึ้นอยู่กับ 20% ใหญ่กว่าชิป. ขณะนี้กระบวนการได้ก้าวไปสู่ระดับนวัตกรรมที่โรงงานผลิตสามารถผลิตส่วนประกอบ CSP ได้โดยไม่ต้องเพิ่มพื้นที่ชิป (โดยเพิ่มความหนาเพียงเล็กน้อยเพื่อให้พอดีกับส่วนนูน/ทรงกลม).
ตัวเลข. เวเฟอร์ – บน – บรรจุภัณฑ์ชิป (WlcSp) นำเสนอวิธีการที่ทันสมัยที่สุดในการลดขนาดของบรรจุภัณฑ์เปลือย – ชิป. WLCSP ที่แสดงไว้ที่นี่ได้รับการพัฒนาโดย DECA Technologies และไม่เพิ่มพื้นที่ของชิปที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนประกอบ. (เครดิต: เทคโนโลยี DECA/ ไซเปรส เซมิคอนดักเตอร์)
CSP มีข้อดีมากกว่าฟิล์มไม่เคลือบผิวบางประการ. อุปกรณ์ CSP ทดสอบได้ง่ายกว่า, รับมือ, ประกอบ, และเขียนใหม่. พวกเขายังมีคุณสมบัติการนำความร้อนเพิ่มขึ้นอีกด้วย. เมื่อแกนกลางถูกถ่ายโอนไปยังโหนดกระบวนการใหม่, สามารถลดแกนในขณะที่กำหนดขนาด CSP ให้เป็นมาตรฐานได้. สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบ CSP จะถูกแทนที่ด้วยส่วนประกอบ CSP รุ่นใหม่โดยไม่มีความยุ่งยากใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแม่พิมพ์.
อย่างชัดเจน, การประหยัดพื้นที่เหล่านี้มีความสำคัญในแง่ของความต้องการอุปกรณ์สวมใส่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา. ตัวอย่างเช่น, BGA 48 ลูกที่ใช้ในหน่วยความจำไอซีในอุปกรณ์สวมใส่จำนวนมากในปัจจุบันมีขนาด 8 มม. x 6 มม. x 1 มม. (48มม.3). โดยการเปรียบเทียบ, ชิ้นส่วนเดียวกันในแพ็คเกจ CSP มีขนาด 3.7 มม. x 3.8 มม. x 0.5 มม (7มม.3). กล่าวอีกนัยหนึ่ง, คุณสามารถลดระดับเสียงลงได้ 85%. การประหยัดนี้สามารถใช้เพื่อลดพื้นที่ PCB และความหนาของอุปกรณ์พกพาได้. เป็นผลให้, ความต้องการอุปกรณ์ที่ใช้ WLCSP จากอุปกรณ์สวมใส่และ Internet of Things (ไอโอที) ผู้ผลิตไม่ได้จำกัดอยู่เพียง SRAM, แต่มีความต้องการใหม่.
