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[教程资料] CPU封装方式说明

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发表于 2012-4-22 07:59:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
发贴请勿包含网站外链(直接下载地址和网盘除外),屡犯者将封禁ID、网址永久屏蔽,www.gqgtpc.com感谢支持!
经常听说CPU、内存、显卡用什么封装方式。那到底封装方式是什么呢?我们怎么样去认识呢?下面就请大家和我一起来做一次封装方式大检阅。
  CPU的封装就相当于给CPU内核穿上一层保护外衣,让它与空气隔绝,防止氧化以及灰尘的侵蚀。采用90nm制造工艺的Prescott处理器和即将面世的采用65nm制造工艺的处理器,都得益于先进的制造工艺,而形形色色的封装外形,也见证了封装方式的发展历程。
  CPU的封装就相当于给CPU内核穿上一层保护外衣,让它与空气隔绝,防止氧化以及灰尘的侵蚀。采用90nm制造工艺的Prescott处理器和即将面世的采用65nm制造工艺的处理器,都得益于先进的制造工艺,而形形色色的封装外形,也见证了封装方式的发展历程。
  DIP(Dual In-line Package,双列直插封装)是一种最简单的封装方式,主要用在4004、8008、8086、8088这些最初的处理器上。采用这种封装方式的芯片有两排引脚,可以直接焊在有DIP结构的芯片插座上或焊在有相同焊孔数的焊位中。其特点是可以很方便地实现PCB板的穿孔焊接,和主板有很好的兼容性。但是由于其封装面积和厚度都比较大,而且引脚在插拔过程中很容易被损坏,可靠性较差。同时这种封装方式由于受工艺的影响,引脚一般都不超过100个。随着CPU内部的高度集成化,DIP封装很快退出了历史舞台。只有在老的VGA/SVGA显卡或BIOS芯片上可以看到它们的“足迹”。
  QFP/PFP(Quad Flat Package/Plastic Flat Package,扁平小块式封装/塑料扁平组件式封装)和DIP唯一相似之处在于它也是采用引脚的方式,但是不同的是QFP/PFP的引脚是从芯片的外部引出,然后再与主板连接。由于引脚更细更小,就保证了在芯片面积不变的情况下可以容纳更多的引脚(一般数量在100个以上)。由于QFP/PFP的面积很小,这就控制了成本,加上采用了SMT(表面安装设备)技术,使它的信号稳定性好,而且安装好后不会与主板出现接触不良的问题。所以在286时期,QFP/PFP较为流行,现在某些BIOS和视频处理芯片仍然采用这种方式。
  QFP和PFP的区别在于形状方面:前者一般为正方形,而后者可以是正方形也可以是长方形。
  采用LCCP(Leadless Chip Carrier Package,嵌入式集成芯片封装)的CPU核心四周排列着像被锡箔包裹着的针脚,通过专门的插座与之配合。这种封装方式很方便插入,但是拔出比较困难,所以只是被短时间地用在80286和早期的协处理器上。
  PGA(Pin Grid Array,针脚栅格阵列封装)是从286时期就开始使用一种封装方式。PGA采用了多个“回”字形的插针阵列(即栅格阵列),插针在芯片的四周以一定的间隔按“回”字形排列,适合更高频率环境。插针数目越多,阵列的规模就越大。随着针数增多,ZIF(Zero Insertion Force Socket,零插拔力插座)便应运而生,并使用至今。这使我们升级CPU成为可能,而且整个过程安装方便,无须借助工具。由于后来CPU速度的不断提高,对封装的电气性能和散热性能有不同的要求,所以在这一时期出现了许多PGA的衍生封装方式。
  SPGA(Staggered Pin Grid Array,交错针脚栅格阵列):我们可以见到早期的K5系列的CPU上用的封装。
  PPGA(Plastic Pin Grid Array,塑料针脚栅格阵列):第一代的Celeron处理器用的就是这种封装方式。
  FC-PGA (Flip Clip Pin Grid Array,倒装芯片针脚栅格阵列):所谓倒装即把基板上的核心翻转180度,缩短了连线,从而能更好地散热,大部分Pentium Ⅲ、Athlon采用的就是这种封装方式。
  FC-PGA2:和FC-PGA唯一不同的是加装了一个HIS顶盖,更好地保护了脆弱的CPU核心,同时增大了接触面积,增强了散热的效果。Northwood核心的P4采用的就是这种封装方式。
  SECC(Single Edge Contact Connector,单边接触连接,也是我们常说的卡匣式封装)曾取代过PGA一段时间。在Pentium Ⅱ时期,CPU使用528针脚的PLGA(网格阵列)封装,并焊接在PCB板上。最特殊的是PCB板上不单单是CPU,而且还焊接有TAG RAM(L2 Cache的管理和控制芯片)以及L2 Cache!CPU和二级缓存之间靠一条高速的总线连接,从而提高了CPU的性能。整体封装在一个有金属外壳的单边接触盒中,另外还有一个散热风扇。这种封装方式可以说是后来封装方式的雏形,它提出了将二级缓存和CPU同时整合在芯片内部的思想,可以说SECC具有里程碑的意义。
  BGA(Ball Grid Array,球状阵列封装)是采用触点式连接,就相当于把PGA封装的针脚全部剪掉,所以采用这种封装的CPU必须和主板焊接后才能使用。采用BGA封装的CPU体积较小,电气性能和信号抗干扰能力强,加上不需要插拔,因而主要是面向本本处理器的封装方式。但是由于是焊接在主板上,不便于更换,所以成本相对较高。因而Intel在后来又采用了PGA的封装方式。但是在显存封装上BGA迎来了“又一春”,在以后的显卡篇我们会谈到。
  LGA(Land Grid Array,岸面栅格阵列封装)和我们前面讲的PGA封装很相似,但是这种封装没有了针脚,而是用触点代替,所以接口也变成了Socket T。它不像以往的插槽那样需要将针脚固定,而是需要Socket底座露出来的具有弹性的触须。这一点和BGA封装有点像,只是不用焊接,可以自由插拔。由于LGA的封装接口支持底层和主板之间的直接连接,所以可以均衡分担信号,可以在不提高成本的前提下增加针脚的密度,所以在频率和性能提升上功不可没。另外由于采用无针脚设计,Socket T接口打破了Socket 478接口的频率瓶颈,使Intel的CPU能够达到更高的频率。


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发表于 2012-4-22 09:19:13 | 显示全部楼层
学习了,谢谢分享!!
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