同其他芯片產(chǎn)品一樣,電腦CPU芯片也是按照半導(dǎo)體封裝工藝進(jìn)行的,以保護(hù)芯片內(nèi)核和增強(qiáng)易用性。實(shí)際上,我們平時(shí)看到的CPU并不是真正的CPU內(nèi)核的大小和面貌,而是穿著鎧甲的戰(zhàn)神,這個(gè)封裝后的CPU產(chǎn)品性能更高,可以防止外部信號(hào)的干擾,抵御空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降,而且便于安裝和運(yùn)輸。
![]() CPU和主板的連接CPU的物理結(jié)構(gòu)由晶圓與PCB加上其他電容等單元構(gòu)成的。一顆CPU晶圓切割下來,與PCB連接,然后加上或者不加上保護(hù)蓋,這就是一個(gè)完整的CPU了。不過,一顆CPU并不能可以工作了,需要和主板連接并加上保護(hù)層,這個(gè)過程就是CPU封裝,屬于先進(jìn)半導(dǎo)體封裝技術(shù)。
以下介紹CPU封裝的三種主要類型:LGA、PGA、BGA。
LGA:Intel CPU采用的封裝方式LGA封裝是最常見的,LGA全稱“l(fā)and grid array”,或者叫“平面網(wǎng)格陣列封裝”,我們平時(shí)常見的Intel CPU基本都采用了這樣的封裝方式。
![]() LGA封裝CPU(右)及基板(左)
這種封裝方式的特點(diǎn)就是觸點(diǎn)都在CPU的PCB上,而整個(gè)CPU的背部就像網(wǎng)格一樣覆蓋在CPU背部,而為了能夠讓主板與CPU連通,主板則承擔(dān)了提供針腳的工作。所以你會(huì)看到只要是LGA封裝的CPU,針腳必然都在主板上,而且LGA的封裝由于針腳設(shè)計(jì)的問題,相對(duì)來說比較脆弱,而主板針腳損壞了,就極有可能意味著整個(gè)主板的損壞了。
PGA:主流的AMD CPU采用的封裝方式PGA的全稱叫做“pin grid array”,或者叫“插針網(wǎng)格陣列封裝”,主流的AMD CPU,以及早期的酷睿移動(dòng)MQ系列基本都采用了PGA封裝方式。
![]() 采用PGA封裝的AMD CPU
和LGA相反,PGA則是把針腳集中在了CPU的PCB身上,所以你會(huì)看到CPU身上會(huì)有一堆的針腳,而主板只需要提供插入針腳的插孔就好了。而且由于本身需要多次移動(dòng),PGA的針腳相對(duì)于LGA來說強(qiáng)度會(huì)更高,即使出現(xiàn)了彎曲,也能通過相對(duì)簡單的方法恢復(fù)。雖然這兩種半導(dǎo)體封裝技術(shù)僅僅調(diào)換了針腳和插孔的位置,但PGA的保護(hù)功能比LGA好很多。
BGA:intel所有低壓CPU采用的封裝方式BGA的全稱叫做“ball grid array”,或者叫“球柵網(wǎng)格陣列封裝”。目前,絕大部分的intel移動(dòng)CPU都使用了這種封裝方式,例如intel所有以H、HQ、U、Y等結(jié)尾(包括但不限低壓)的處理器。
BGA可以是LGA、PGA的極端產(chǎn)物,和他們可以隨意置換的特性不同,BGA一旦封裝了,除非通過專業(yè)儀器,否則普通玩家根本不可能以正常的方式拆卸更換,但是因?yàn)槭且淮涡宰龊玫?,因此BGA可以做的更矮,體積更小。
![]() 移動(dòng)處理器大多采用BGA封裝形式
三種芯片封裝方式對(duì)比可以說,BGA、LGA、PGA三種半導(dǎo)體封裝方式各有特點(diǎn),并沒有好壞優(yōu)劣之分。
(1)LGA:相比較于PGA而言,體積更小,相比于BGA而言具有更換性。但是對(duì)于更換過程中的操作失誤要求更嚴(yán)格。
(2)PGA:在三種芯片封裝中體積最大,但是更換方便,而且更換的操作失誤要求低。
(3)BGA:三種封裝中體積最小,但是更換接近于0,同時(shí)由于封裝工藝問題,BGA的觸點(diǎn)如果在封裝過程中沒有對(duì)準(zhǔn)或者結(jié)合,極有可能意味著報(bào)廢,所以相比于LGA,PGA成品率更低。
對(duì)于DIY愛好者來說,LGA和PGA封裝形式比較熟悉。到了IoT時(shí)代,移動(dòng)處理器快速發(fā)展,業(yè)催生了一些先進(jìn)半導(dǎo)體封裝技術(shù),但是BGA封裝依然如日中天,成為移動(dòng)智能終端的壓倒性封裝技術(shù)。雖然LGA和PGA封裝形式隨PC產(chǎn)品的落伍而風(fēng)光不再,但依然是數(shù)據(jù)中心和超算的基礎(chǔ)技術(shù),并具有其他半導(dǎo)體封裝形式無法取代的優(yōu)勢(shì),有望繼續(xù)在高性能運(yùn)算領(lǐng)域發(fā)展和演變。
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