CPU 패키지란 무엇인가요? CPU 인터페이스의 주요 유형은 무엇입니까?
CPU 패키징 기술
일명 'CPU 패키징 기술'은 절연 플라스틱이나 세라믹 소재로 집적회로를 패키징하는 기술이다. CPU를 예로 들면, 우리가 실제로 보는 크기와 외관은 실제 CPU 코어의 크기와 외관이 아니라 CPU 코어와 기타 구성 요소가 패키지로 제공되는 제품입니다.
CPU 패키징은 칩에 필요하고 중요합니다. 공기 중의 불순물이 칩 회로를 부식시켜 전기적 성능을 저하시키는 것을 방지하려면 칩을 외부 세계와 격리해야 하기 때문입니다. 반면, 패키지형 칩은 설치 및 운반이 더 쉽습니다. 패키징 기술의 품질은 칩 자체의 성능과 이에 연결된 PCB(인쇄회로기판)의 설계 및 제조에도 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요하다. 패키징은 반도체 집적회로 칩을 장착하는 데 사용되는 쉘을 의미하기도 합니다. 칩을 배치, 고정, 밀봉, 보호하고 열 전도성을 높이는 역할을 할 뿐만 아니라 내부 세계를 연결하는 가교 역할도 합니다. 칩 및 외부 회로 - 온칩 접점은 와이어를 통해 패키지 쉘의 핀에 연결되고, 이 핀은 인쇄 회로 기판의 와이어를 통해 다른 장치에 연결됩니다. 따라서 패키징 기술은 많은 집적 회로 제품에 있어 매우 중요한 연결 고리입니다.
현재 사용되는 대부분의 CPU 패키지는 칩의 전열 성능을 밀봉하고 향상시킬 수 있는 절연 플라스틱이나 세라믹 소재로 패키지되어 있습니다. 프로세서 칩의 내부 주파수가 점점 더 높아짐에 따라 기능도 점점 더 강력해지고, 핀 수도 늘어나고, 패키지의 외관도 끊임없이 변화하고 있습니다. 패키징 시 고려해야 할 주요 요소:
패키징 효율성을 높이려면 칩 면적과 패키징 면적의 비율이 최대한 1:1에 가까워야 합니다.
핀은 패키징 면적이 1:1에 가까워야 합니다. 지연을 최소화하여 비간섭을 보장하고 성능을 향상시키세요.
열 방출 요구 사항에 따라 패키지가 얇을수록 좋습니다.
컴퓨터의 중요한 부분인 CPU의 성능은 컴퓨터 전체 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. CPU 제조 공정에서 마지막이자 가장 중요한 단계는 CPU의 패키징 기술입니다. 서로 다른 패키징 기술을 사용하는 CPU 간에는 성능 차이가 큽니다. 고품질 패키징 기술만이 완벽한 CPU 제품을 생산할 수 있습니다.
CPU 칩 패키징 기술:
DIP 패키징
DIP 패키징(Dual In-line Package), 듀얼 인라인 패키징 기술이라고도 함. 듀얼 인라인 형태로 패키징된 회로 칩. 대부분의 중소 규모 집적 회로는 이 패키지 형태를 사용하며 일반적으로 핀 수는 100개를 초과하지 않습니다. DIP 패키지 CPU 칩에는 두 줄의 핀이 있으며 DIP 구조의 칩 소켓에 삽입해야 합니다. 물론 동일한 수의 납땜 구멍과 납땜을 위한 기하학적 배열을 사용하여 회로 기판에 직접 삽입할 수도 있습니다. DIP 패키지 칩은 핀 손상을 방지하기 위해 칩 소켓에 연결하거나 분리할 때 특히 주의해야 합니다. DIP 패키징 구조 형태에는 다층 세라믹 듀얼 인라인 DIP, 단층 세라믹 듀얼 인라인 DIP, 리드 프레임 DIP(유리-세라믹 밀봉 유형, 플라스틱 캡슐화 구조 유형, 세라믹 저융점 유리 캡슐화 포함)이 포함됩니다. 유형) 잠깐만요.
DIP 포장은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:
1. PCB(인쇄 회로 기판)의 관통 구멍 용접에 적합하며 작동이 쉽습니다.
2. 칩 면적과 패키지 면적의 비율이 커서 부피도 크다.
초기 4004, 8008, 8086, 8088 및 기타 CPU는 모두 DIP 패키지를 사용했습니다. 두 줄의 핀은 마더보드의 슬롯에 삽입되거나 마더보드에 용접될 수 있습니다.
QFP 패키징
이 기술의 중국어 의미는 플라스틱 쿼드 플랫 포키지(Plastic Quad Flat Pockage)입니다. 이 기술은 CPU 칩 핀 사이의 간격이 매우 얇습니다. 대규모 또는 초대형 집적 회로는 이 패키징 형태를 채택하며 핀 수는 일반적으로 100개 이상입니다.
이 기술은 CPU 패키징 시 작동이 쉽고 신뢰성이 높으며, 패키지 크기가 더 작고 기생 매개변수가 감소하여 고주파 애플리케이션에 적합합니다. 이 기술은 주로 SMT 표면 실장을 사용하여 PCB에 배선을 설치하는 데 적합합니다. 기술.
QFP 패키징
이 기술의 중국어 의미는 플라스틱 쿼드 플랫 포키지(Plastic Quad Flat Pockage)입니다. 이 기술은 CPU 칩 핀 사이의 간격이 매우 얇습니다. 대규모 또는 초대형 집적 회로는 이 패키징 형태를 채택하며 핀 수는 일반적으로 100개 이상입니다. 이 기술은 CPU 패키징 시 작동이 쉽고 신뢰성이 높으며, 패키지 크기가 더 작고 기생 매개변수가 감소하여 고주파 애플리케이션에 적합합니다. 이 기술은 주로 SMT 표면 실장을 사용하여 PCB에 배선을 설치하는 데 적합합니다. 기술.
PFP 패키징
이 기술의 정식 영어 명칭은 Plastic Flat Package이고, 중국어 의미는 Plastic Flat Components Packaging입니다. 이 기술로 패키징된 칩은 칩을 마더보드에 용접하기 위해 SMD 기술을 사용해야 합니다. SMD를 사용하여 설치된 칩은 마더보드에 구멍을 뚫을 필요가 없습니다. 일반적으로 마더보드 표면에는 해당 핀이 있는 패드가 설계되어 있습니다. 칩의 각 핀을 해당 패드에 맞춰 마더보드에 납땜합니다. 이런 방식으로 납땜된 칩은 특별한 도구 없이는 제거하기 어렵습니다. 이 기술은 패키지 모양이 다르다는 점을 제외하면 기본적으로 위의 QFP 기술과 유사합니다.
PGA 패키징
이 기술로 패키징된 칩은 내부와 외부에 여러 개의 정사각형 배열이 있으며 각 정사각형 매트릭스 핀이 배열되어 있습니다. 칩 주위로 일정 거리를 두고 있으며, 핀 수에 따라 2~5개의 원으로 형성될 수 있습니다. 설치 시 칩을 전용 PGA 소켓에 삽입하세요. CPU 설치 및 분해를 더욱 편리하게 만들기 위해 486 칩부터 PGA 패키지 CPU의 설치 및 분해 요구 사항을 충족하도록 특별히 설계된 ZIF CPU 소켓이 등장했습니다. 이 기술은 일반적으로 연결 및 분리 작업이 빈번한 상황에서 사용됩니다.
BGA 패키징
BGA 기술(Ball Grid Array Package)은 볼 그리드 어레이 패키징 기술입니다. 이 기술의 출현은 CPU, 마더보드 사우스 및 노스 브리지 칩의 고밀도, 고성능, 다중 핀 패키징을 위한 최선의 선택이 되었습니다. 그러나 BGA 패키지는 기판에서 비교적 큰 면적을 차지한다. 이 기술은 I/O 핀 수가 증가하지만 핀 사이의 거리가 QFP보다 훨씬 넓어 조립 수율이 향상됩니다. 또한 이 기술은 제어된 붕괴 칩 용접을 사용하여 전열 성능을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 이 기술의 어셈블리는 전면에 용접될 수 있어 패키지의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이 기술로 달성한 패키지형 CPU 신호 전송 지연은 적고 적응 주파수는 크게 향상될 수 있습니다.
BGA 패키징에는 다음과 같은 특징이 있습니다.
1. I/O 핀 수는 증가하지만 핀 사이의 거리가 QFP 패키징보다 훨씬 넓어서 성능이 향상됩니다. 수율
p>2. BGA의 전력 소비는 증가하지만 제어된 붕괴 칩 용접 방식으로 인해 전열 성능이 향상될 수 있습니다
3. 적응 빈도가 크게 향상되었습니다.
4. 조립은 1차 측면 용접으로 수행할 수 있어 신뢰성이 크게 향상됩니다.
현재 더 일반적인 포장 형태:
OPGA 패키징
OPGA(유기 핀 그리드 어레이, 유기 핀 어레이). 패키지의 베이스는 인쇄 회로 기판에서 사용되는 재료와 유사한 유리 섬유로 만들어졌습니다. 이 패키징 방법은 임피던스와 패키징 비용을 줄일 수 있습니다. OPGA 패키지는 외부 커패시터를 프로세서 코어에 더 가깝게 가져오므로 코어 전원 공급 장치 및 필터 전류 혼란을 더 잘 개선할 수 있습니다. 대부분의 AMD AthlonXP 시리즈 CPU는 이러한 유형의 패키지를 사용합니다.
mPGA 패키지
mPGA, 마이크로 PGA 패키지는 현재 AMD의 Athlon 64, Intel의 Xeon(Xeon) 시리즈 CPU 등 일부 제품에만 사용되고 있으며 대부분이 High - 최종 제품은 고급 포장 형태입니다.
CPGA 패키지
CPGA는 일반적으로 세라믹 패키지라고도 알려져 있으며 전체 이름은 Ceramic PGA입니다. 주로 Thunderbird 코어 및 "Palomino" 코어 Athlon 프로세서에 사용됩니다.
FC-PGA 패키지
FC-PGA 패키지는 Inverted Chip Pin Grid Array의 약자로 소켓에 핀이 삽입되어 있습니다. 칩을 뒤집어 컴퓨터 칩을 구성하는 프로세서의 일부인 다이가 프로세서 상단에 노출되도록 합니다. 다이를 노출시키면 열 솔루션을 다이에 직접 적용할 수 있어 칩 냉각이 더욱 효율적으로 이루어집니다. 전원 및 접지 신호를 분리하여 패키지 성능을 향상시키기 위해 FC-PGA 프로세서에는 프로세서 하단(프로세서 중앙)의 커패시터 배치 영역에 개별 커패시터와 저항기가 있습니다. 칩 하단의 핀은 지그재그 패턴으로 배열되어 있습니다. 또한 핀은 프로세서가 소켓에 한 방향으로만 연결될 수 있도록 배열되어 있습니다. FC-PGA 패키지는 370핀을 사용하는 Pentium III 및 Intel Celeron 프로세서에 사용됩니다.
FC-PGA2 패키지
FC-PGA2 패키지는 FC-PGA 패키지 유형과 유사하지만 이러한 프로세서에 통합 방열판(IHS)도 있다는 점이 다릅니다. 통합 방열판은 생산 중에 프로세서 다이에 직접 설치됩니다. IHS는 다이와의 열 접촉이 양호하고 더 나은 열 방출을 위해 더 넓은 표면적을 제공하므로 열 전도성이 크게 증가합니다. FC-PGA2 패키지는 Pentium III, Intel Celeron 프로세서(370핀) 및 Pentium 4 프로세서(478핀)에 사용됩니다.
OOI 패키지
OOI는 OLGA의 약어입니다. OLGA는 기판 그리드 어레이(Substrate Grid Array)를 나타냅니다. OLGA 칩은 또한 프로세서가 기판에 아래를 향하도록 부착되는 플립 칩 설계를 사용하여 더 나은 신호 무결성, 더 효율적인 열 방출 및 더 낮은 자기 유도를 허용합니다. OOI에는 라디에이터가 적절하게 설치된 팬 방열판으로 열을 전달하는 데 도움이 되는 통합 열 분산기(IHS)가 있습니다. OOI는 423개의 핀이 있는 Pentium 4 프로세서에서 사용됩니다.
PPGA 패키지
"PPGA"의 전체 영어 이름은 "Plastic Pin Grid Array"이며, 이는 플라스틱 핀 그리드 어레이(Plastic Pin Grid Array)의 약어입니다. 소켓. 열 전도성을 향상시키기 위해 PPGA는 프로세서 상단에 니켈 도금 구리 방열판을 사용합니다. 칩 하단의 핀은 지그재그 패턴으로 배열되어 있습니다. 또한 핀은 프로세서가 소켓에 한 방향으로만 연결될 수 있도록 배열되어 있습니다.
S.E.C.C. 패키지
"S.E.C.C."는 "Single Edge Contact Cartridge"의 약자로, Single Edge Contact Cartridge의 약자입니다. 마더보드와 인터페이스하기 위해 프로세서가 소켓에 삽입됩니다. 핀 대신 프로세서가 신호를 전달하는 데 사용하는 "골드 핑거" 접점을 사용합니다. S.E.C.C.는 전체 카트리지 어셈블리의 상단을 덮는 금속 쉘로 덮여 있습니다. 카트리지 뒷면에는 방열판 역할을 하는 방열재 코팅이 되어 있습니다. S.E.C.C. 내부적으로 대부분의 프로세서에는 프로세서, L2 캐시 및 버스 종단 회로를 연결하는 베이스라고 하는 인쇄 회로 기판이 있습니다. 242개의 접점이 있는 Intel Pentium II 프로세서와 330개의 접점이 있는 Pentium II Xeon 및 Pentium III Xeon 프로세서용 S.E.C.C.
S.E.C.C.2 패키지
S.E.C.C.2 패키지는 S.E.C.C.2 패키지와 유사하지만 S.E.C.C.2는 보호 패키지를 덜 사용하고 열 전도성 도금을 포함하지 않습니다. S.E.C.C.2 패키지는 일부 최신 버전의 Pentium II 및 Pentium III 프로세서(242개 접점)에서 사용됩니다.
S.E.P. 패키지
"S.E.P."는 "Single Edge Processor"의 약자로, Single-Edge Processor의 약자입니다. "S.E.P." 패키지는 "S.E.C.C." 또는 "S.E.C.C.2" 패키지와 유사하며 한쪽의 슬롯 슬롯에 삽입되지만, 전체 포장 쉘이 없습니다. 백플레인 회로는 프로세서 하단에서 볼 수 있습니다. "S.E.P." 패키지는 초기 242핀 Intel Celeron 프로세서에 사용되었습니다.
PLGA 패키지
PLGA는 Plastic Land Grid Array의 약자로 플라스틱 패드 그리드 어레이 패키지입니다. 핀을 사용하지 않고 작은 포인트 인터페이스를 사용하기 때문에 PLGA 패키지는 기존 FC-PGA2 및 기타 패키지에 비해 크기가 훨씬 작고 신호 전송 손실이 적으며 생산 비용도 낮으며 처리 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 신호 강도를 향상시킬 수 있습니다. 또한 프로세서 생산 수율을 향상시키고 생산 비용을 줄일 수 있습니다. 현재 Intel의 Socket 775 인터페이스 CPU는 이 패키지를 채택하고 있습니다.
CuPGA 패키지
CuPGA는 Lidded Ceramic Package Grid Array의 약어로, 덮여 있는 세라믹 그리드 어레이 패키지입니다. 일반 세라믹 패키지와 가장 큰 차이점은 상단 덮개가 추가되어 더 나은 방열 성능을 제공하고 CPU 코어가 손상되지 않도록 보호할 수 있다는 것입니다. 현재 AMD64 시리즈 CPU는 이 패키지를 사용합니다.