¿Qué es un paquete de CPU? ¿Cuáles son los principales tipos de interfaces de CPU?

Tecnología de empaquetado de CPU

La denominada "tecnología de empaquetado de CPU" es una tecnología que empaqueta circuitos integrados con materiales plásticos o cerámicos aislantes. Tomando la CPU como ejemplo, el tamaño y la apariencia que realmente vemos no son el tamaño y la apariencia del núcleo de la CPU real, sino el producto empaquetado del núcleo de la CPU y otros componentes.

El embalaje de la CPU es necesario y crucial para los chips. Porque el chip debe estar aislado del mundo exterior para evitar que las impurezas del aire corroan el circuito del chip y provoquen una disminución del rendimiento eléctrico. Por otro lado, los chips empaquetados también son más fáciles de instalar y transportar. Debido a que la calidad de la tecnología de embalaje también afecta directamente el rendimiento del propio chip y el diseño y fabricación de la PCB (placa de circuito impreso) conectada a él, es crucial. También se puede decir que el embalaje se refiere a la carcasa utilizada para instalar chips de circuitos integrados semiconductores. No solo desempeña la función de colocar, fijar, sellar, proteger el chip y mejorar la conductividad térmica, sino que también sirve como puente entre el mundo interno. el chip y el circuito externo: el chip Los contactos están conectados a los pines de la carcasa del paquete con cables, y estos pines están conectados a otros dispositivos a través de cables en la placa de circuito impreso. Por lo tanto, la tecnología de embalaje es un vínculo muy crítico para muchos productos de circuitos integrados.

La mayoría de los paquetes de CPU que se utilizan actualmente están empaquetados con materiales plásticos o cerámicos aislantes, que pueden sellar y mejorar el rendimiento electrotérmico del chip. A medida que la frecuencia interna de los chips del procesador aumenta cada vez más, las funciones se vuelven más potentes, el número de pines aumenta y la apariencia del paquete también cambia constantemente. Los principales factores a considerar al empaquetar:

Para mejorar la eficiencia del empaque, la proporción entre el área del chip y el área del empaque debe ser lo más cercana posible a 1:1.

Los pines deben sea ​​lo más breve posible para reducir el retraso en la medida de lo posible para garantizar la no interferencia y mejorar el rendimiento.

Según los requisitos de disipación de calor, cuanto más delgado sea el paquete, mejor.

Como parte importante de la computadora, el rendimiento de la CPU afecta directamente el rendimiento general de la computadora. El último y más crítico paso en el proceso de fabricación de la CPU es la tecnología de empaquetado de la CPU. Existe una gran brecha en el rendimiento entre las CPU que utilizan diferentes tecnologías de empaquetado. Sólo la tecnología de empaquetado de alta calidad puede producir productos de CPU perfectos.

Tecnología de empaquetado de chips de CPU:

Embalaje DIP

Embalaje DIP (paquete dual en línea), también llamado tecnología de empaquetado dual en línea, se refiere a integrado chips de circuito empaquetados en forma dual en línea. La mayoría de los circuitos integrados pequeños y medianos utilizan esta forma de paquete, y el número de pines generalmente no excede los 100. El chip de CPU empaquetado en DIP tiene dos filas de pines y debe insertarse en el zócalo del chip con una estructura DIP. Por supuesto, también se puede insertar directamente en una placa de circuito con el mismo número de orificios de soldadura y disposición geométrica para soldar. Los chips empaquetados en DIP deben tener especial cuidado al enchufarlos y desenchufarlos del zócalo del chip para evitar dañar las clavijas. Las formas de estructura de empaque DIP incluyen: DIP doble en línea de cerámica multicapa, DIP doble en línea de cerámica de una sola capa, DIP con marco de plomo (incluido el tipo de sellado de vitrocerámica, tipo de estructura de encapsulación de plástico, encapsulación de vidrio cerámico de bajo punto de fusión tipo) espera.

El embalaje DIP tiene las siguientes características:

1. Es adecuado para soldadura por orificios pasantes en PCB (placa de circuito impreso) y es fácil de operar.

2. La relación entre el área del chip y el área del paquete es grande, por lo que el volumen también es grande.

Las primeras CPU 4004, 8008, 8086, 8088 y otras usaban paquetes DIP. Las dos filas de pines se pueden insertar en la ranura de la placa base o soldarse a la placa base.

Embalaje QFP

El significado chino de esta tecnología se llama Plastic Quad Flat Pockage. La distancia entre los pines del chip de la CPU que se logra con esta tecnología es muy pequeña. Generalmente, los circuitos integrados a gran o muy gran escala adoptan esta forma de empaquetado y el número de pines suele ser superior a 100. Esta tecnología es fácil de operar y tiene alta confiabilidad al empaquetar la CPU, su tamaño de paquete es más pequeño y sus parámetros parásitos se reducen, lo que la hace adecuada para aplicaciones de alta frecuencia. Esta tecnología es adecuada principalmente para instalar cableado en PCB utilizando montaje superficial SMT; tecnología.

Embalaje QFP

El significado chino de esta tecnología se llama Plastic Quad Flat Pockage. La distancia entre los pines del chip de la CPU que se logra con esta tecnología es muy pequeña. Generalmente, los circuitos integrados a gran o muy gran escala adoptan esta forma de empaquetado y el número de pines suele ser superior a 100. Esta tecnología es fácil de operar y tiene alta confiabilidad al empaquetar la CPU, su tamaño de paquete es más pequeño y sus parámetros parásitos se reducen, lo que la hace adecuada para aplicaciones de alta frecuencia. Esta tecnología es adecuada principalmente para instalar cableado en PCB utilizando montaje superficial SMT; tecnología.

Embalaje PFP

El nombre completo en inglés de esta tecnología es Plastic Flat Package, y su significado chino es embalaje de componentes planos de plástico. Los chips empaquetados con esta tecnología también deben utilizar tecnología SMD para soldar el chip a la placa base. Los chips instalados mediante SMD no necesitan perforarse en la placa base. Generalmente, hay almohadillas diseñadas con los pines correspondientes en la superficie de la placa base. Alinee cada pin del chip con la almohadilla correspondiente para lograr soldar a la placa base. Los chips soldados de esta manera son difíciles de eliminar sin herramientas especiales. Esta tecnología es básicamente similar a la tecnología QFP anterior, excepto que la apariencia de la forma del paquete es diferente.

Embalaje PGA

Esta tecnología también se llama paquete Ceramic Pin Grid Arrau. El chip empaquetado con esta tecnología tiene múltiples matrices cuadradas por dentro y por fuera, cada pin de matriz cuadrada está dispuesto en. una cierta distancia alrededor del chip y se puede formar en 2 a 5 círculos dependiendo del número de pines. Al instalar, inserte el chip en el zócalo PGA dedicado. Para que la CPU sea más cómoda de instalar y desmontar, a partir del chip 486, apareció un zócalo de CPU ZIF, que está especialmente diseñado para cumplir con los requisitos de instalación y desmontaje de las CPU empaquetadas con PGA. Esta tecnología se utiliza generalmente en situaciones donde las operaciones de conexión y desconexión son frecuentes.

Embalaje BGA

La tecnología BGA (Ball Grid Array Package) es una tecnología de embalaje con matriz de rejilla de bolas. La aparición de esta tecnología se ha convertido en la mejor opción para el empaquetado de CPU de múltiples pines de alta densidad, alto rendimiento y chips de puente sur y norte de placa base. Sin embargo, el paquete BGA ocupa un área relativamente grande del sustrato. Aunque el número de pines de E/S de esta tecnología aumenta, la distancia entre los pines es mucho mayor que la de QFP, mejorando así el rendimiento del ensamblaje. Además, esta tecnología utiliza soldadura de virutas por colapso controlado, lo que puede mejorar su rendimiento electrotérmico. Además, el ensamblaje de esta tecnología se puede soldar en la superficie frontal, lo que puede mejorar en gran medida la confiabilidad del paquete, y el retraso de transmisión de la señal de la CPU empaquetada logrado por esta tecnología es pequeño y la frecuencia adaptativa se puede mejorar enormemente.

El empaque BGA tiene las siguientes características:

1 Aunque el número de pines de E/S aumenta, la distancia entre los pines es mucho mayor que la del empaque QFP, lo que mejora la calidad. tasa de rendimiento

2. Aunque el consumo de energía de BGA aumenta, el rendimiento electrotérmico se puede mejorar debido al método de soldadura de chip de colapso controlado

3. y la frecuencia de adaptación ha mejorado enormemente

4. El conjunto se puede soldar en el primer lado, lo que mejora enormemente la fiabilidad

Actualmente la forma de embalaje más común:

Embalaje OPGA

OPGA (Organic pin grid Array, matriz de pines orgánicos). La base del paquete está hecha de fibra de vidrio, similar al material que se encuentra en las placas de circuito impreso. Este método de embalaje puede reducir la impedancia y los costos de embalaje. El paquete OPGA acerca el condensador externo al núcleo del procesador, lo que puede mejorar mejor la fuente de alimentación del núcleo y filtrar el desorden actual. La mayoría de las CPU de la serie AthlonXP de AMD utilizan este tipo de paquete.

paquete mPGA

mPGA, paquete micro PGA, actualmente solo se utiliza en unos pocos productos como las CPU de las series Athlon 64 de AMD y Xeon (Xeon) de Intel, y la mayoría de ellos son de alta -Los productos finales son formas de embalaje avanzadas.

Paquete CPGA

CPGA también se conoce comúnmente como paquete cerámico y su nombre completo es Ceramic PGA. Se utiliza principalmente en procesadores Athlon con núcleo Thunderbird y núcleo "Palomino".

Paquete FC-PGA

El paquete FC-PGA es la abreviatura de matriz de cuadrícula de pines de chip invertido. Este paquete tiene pines insertados en el zócalo. Los chips se voltean de modo que la matriz, o parte del procesador que forma el chip de la computadora, quede expuesta en la parte superior del procesador. Al exponer el troquel, la solución térmica se puede aplicar directamente al troquel, lo que da como resultado un enfriamiento de viruta más eficiente. Para mejorar el rendimiento del paquete aislando las señales de alimentación y tierra, los procesadores FC-PGA tienen capacitores y resistencias discretos en el área de colocación de capacitores en la parte inferior del procesador (centro del procesador). Los pines en la parte inferior del chip están dispuestos en zigzag. Además, las clavijas están dispuestas de tal manera que el procesador sólo se puede enchufar al zócalo de una manera. El paquete FC-PGA se utiliza en los procesadores Pentium III e Intel Celeron, los cuales utilizan 370 pines.

Paquete FC-PGA2

El paquete FC-PGA2 es similar al tipo de paquete FC-PGA, excepto que estos procesadores también tienen un disipador de calor integrado (IHS). El disipador de calor integrado se instala directamente en el procesador durante la producción. Dado que IHS tiene un buen contacto térmico con la matriz y proporciona una superficie más grande para una mejor disipación del calor, aumenta significativamente la conductividad térmica. El paquete FC-PGA2 se utiliza en procesadores Pentium III e Intel Celeron (370 pines) y procesadores Pentium 4 (478 pines).

Paquete OOI

OOI es la abreviatura de OLGA. OLGA significa Matriz de cuadrícula de sustrato. Los chips OLGA también utilizan un diseño de chip invertido, en el que el procesador se fija al sustrato boca abajo, lo que permite una mejor integridad de la señal, una disipación de calor más eficiente y una menor autoinducción. El OOI tiene un disipador de calor integrado (IHS) que ayuda al radiador a transferir calor a un disipador de calor con ventilador correctamente instalado. OOI se utiliza en procesadores Pentium 4, que tienen 423 pines.

Paquete PPGA

El nombre completo en inglés de "PPGA" es "Plastic Pin Grid Array", que es la abreviatura de Plastic Pin Grid Array. Estos procesadores tienen pines que se insertan en. el enchufe. Para mejorar la conductividad térmica, PPGA utiliza un disipador de calor de cobre niquelado en la parte superior del procesador. Los pines en la parte inferior del chip están dispuestos en zigzag. Además, las clavijas están dispuestas de tal manera que el procesador sólo se puede enchufar al zócalo de una manera.

Paquete S.E.C.C.

"S.E.C.C." es la abreviatura de "Cartucho de contacto de borde único", que es la abreviatura de cartucho de contacto de borde único. Para interactuar con la placa base, el procesador se inserta en un zócalo. En lugar de pines, utiliza contactos de "dedo dorado", que utiliza el procesador para transmitir señales. El S.E.C.C. está cubierto por una carcasa metálica que cubre la parte superior de todo el conjunto del cartucho. La parte posterior del cartucho es un revestimiento de material térmico que actúa como disipador de calor. S.E.C.C. Internamente, la mayoría de los procesadores tienen una placa de circuito impreso llamada base que conecta el procesador, la caché L2 y el circuito de terminación del bus. Paquete S.E.C.C. para procesadores Intel Pentium II de 242 contactos y procesadores Pentium II Xeon y Pentium III Xeon de 330 contactos.

Paquete S.E.C.C.2

El paquete S.E.C.C.2 es similar al paquete S.E.C.C., excepto que S.E.C.C.2 utiliza menos embalaje protector y no contiene un revestimiento térmicamente conductor. El paquete S.E.C.C.2 se utiliza en algunas versiones posteriores de los procesadores Pentium II y Pentium III (242 contactos).

Paquete S.E.P.

"S.E.P." es la abreviatura de "Procesador de borde único", que es la abreviatura de procesador de borde único. El paquete "S.E.C.C." es similar al paquete "S.E.C.C." o "S.E.C.C.2". También se inserta en la ranura en un lado y el dedo dorado está en contacto con la ranura. La carcasa del embalaje y el circuito de la placa posterior son visibles desde la parte inferior del procesador. El paquete "S.E.P." se utilizó en los primeros procesadores Intel Celeron de 242 pines.

Paquete PLGA

PLGA es la abreviatura de Plastic Land Grid Array, es decir, paquete de matriz de rejilla de almohadillas de plástico. Debido a que no se utilizan pines, pero se utilizan interfaces de puntos pequeños, el paquete PLGA es significativamente más pequeño, tiene menos pérdida de transmisión de señal y menores costos de producción que el FC-PGA2 anterior y otros paquetes, y puede mejorar efectivamente el procesamiento. Puede mejorar la intensidad de la señal de el procesador y aumentar la frecuencia del procesador. También puede mejorar la tasa de rendimiento de la producción del procesador y reducir los costos de producción. En la actualidad, la CPU con interfaz Intel Socket 775 adopta este paquete.

Paquete CuPGA

CuPGA es la abreviatura de Lidded Ceramic Package Grid Array, es decir, un paquete de matriz de rejilla cerámica cubierta. La mayor diferencia con los paquetes cerámicos comunes es la adición de una cubierta superior, que puede proporcionar un mejor rendimiento de disipación de calor y proteger el núcleo de la CPU contra daños. Actualmente, las CPU de la serie AMD64 utilizan este paquete.