CPU封裝方式大檢閱

我們經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)CPU、內(nèi)存、顯卡用什么封裝方式。那到底封裝方式是什么呢?我們?cè)趺礃尤フJ(rèn)識(shí)呢?下面就請(qǐng)大家和我一起來(lái)做一次封裝方式大檢閱。

CPU的封裝就相當(dāng)于給CPU內(nèi)核穿上一層保護(hù)外衣，讓它與空氣隔絕，防止氧化以及灰塵的侵蝕。采用90nm制造工藝的Prescott處理器和即將面世的采用65nm制造工藝的處理器，都得益于先進(jìn)的制造工藝，而形形色色的封裝外形，也見(jiàn)證了封裝方式的發(fā)展歷程。

DIP(Dual In-line Package，雙列直插封裝)是一種最簡(jiǎn)單的封裝方式，主要用在4004、8008、8086、8088這些最初的處理器上。采用這種封裝方式的芯片有兩排引腳，可以直接焊在有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上或焊在有相同焊孔數(shù)的焊位中。其特點(diǎn)是可以很方便地實(shí)現(xiàn)PCB板的穿孔焊接，和主板有很好的兼容性。但是由于其封裝面積和厚度都比較大，而且引腳在插拔過(guò)程中很容易被損壞，可靠性較差。同時(shí)這種封裝方式由于受工藝的影響，引腳一般都不超過(guò)100個(gè)。隨著CPU內(nèi)部的高度集成化，DIP封裝很快退出了歷史舞臺(tái)。只有在老的VGA/SVGA顯卡或BIOS芯片上可以看到它們的“足跡”。

QFP/PFP(Quad Flat Package/Plastic Flat Package，扁平小塊式封裝/塑料扁平組件式封裝)和DIP唯一相似之處在于它也是采用引腳的方式，但是不同的是QFP/PFP的引腳是從芯片的外部引出，然后再與主板連接。由于引腳更細(xì)更小，就保證了在芯片面積不變的情況下可以容納更多的引腳(一般數(shù)量在100個(gè)以上)。由于QFP/PFP的面積很小，這就控制了成本，加上采用了SMT(表面安裝設(shè)備)技術(shù)，使它的信號(hào)穩(wěn)定性好，而且安裝好后不會(huì)與主板出現(xiàn)接觸不良的問(wèn)題。所以在286時(shí)期，QFP/PFP較為流行，現(xiàn)在某些BIOS和視頻處理芯片仍然采用這種方式。QFP和PFP的區(qū)別在于形狀方面：前者一般為正方形，而后者可以是正方形也可以是長(zhǎng)方形。

采用LCCP(Leadless Chip Carrier Package，嵌入式集成芯片封裝)的CPU核心四周排列著像被錫箔包裹著的針腳，通過(guò)專門的插座與之配合。這種封裝方式很方便插入，但是拔出比較困難，所以只是被短時(shí)間地用在80286和早期的協(xié)處理器上。

PGA

PGA(Pin Grid Array，針腳柵格陣列封裝)是從286時(shí)期就開(kāi)始使用一種封裝方式。PGA采用了多個(gè)“回”字形的插針陣列(即柵格陣列)，插針在芯片的四周以一定的間隔按“回”字形排列，適合更高頻率環(huán)境。插針數(shù)目越多，陣列的規(guī)模就越大。隨著針數(shù)增多，ZIF(Zero Insertion Force Socket，零插拔力插座)便應(yīng)運(yùn)而生，并使用至今。這使我們升級(jí)CPU成為可能，而且整個(gè)過(guò)程安裝方便，無(wú)須借助工具。由于后來(lái)CPU速度的不斷提高，對(duì)封裝的電氣性能和散熱性能有不同的要求，所以在這一時(shí)期出現(xiàn)了許多PGA的衍生封裝方式。

SPGA(Staggered Pin Grid Array，交錯(cuò)針腳柵格陣列)：我們可以見(jiàn)到早期的K5系列的CPU上用的封裝。

PPGA(Plastic Pin Grid Array，塑料針腳柵格陣列)：第一代的Celeron處理器用的就是這種封裝方式。

FC-PGA (Flip Clip Pin Grid Array，倒裝芯片針腳柵格陣列)：所謂倒裝即把基板上的核心翻轉(zhuǎn)180度，縮短了連線，從而能更好地散熱，大部分Pentium Ⅲ、Athlon采用的就是這種封裝方式。

FC-PGA2：和FC-PGA唯一不同的是加裝了一個(gè)HIS頂蓋，更好地保護(hù)了脆弱的CPU核心，同時(shí)增大了接觸面積，增強(qiáng)了散熱的效果。Northwood核心的P4采用的就是這種封裝方式。

SECC(Single Edge Contact Connector，單邊接觸連接，也是我們常說(shuō)的卡匣式封裝)曾取代過(guò)PGA一段時(shí)間。在Pentium Ⅱ時(shí)期，CPU使用528針腳的PLGA(網(wǎng)格陣列)封裝，并焊接在PCB板上。最特殊的是PCB板上不單單是CPU，而且還焊接有TAG RAM(L2 Cache的管理和控制芯片)以及L2 Cache!CPU和二級(jí)緩存之間靠一條高速的總線連接，從而提高了CPU的性能。整體封裝在一個(gè)有金屬外殼的單邊接觸盒中，另外還有一個(gè)散熱風(fēng)扇。這種封裝方式可以說(shuō)是后來(lái)封裝方式的雛形，它提出了將二級(jí)緩存和CPU同時(shí)整合在芯片內(nèi)部的思想，可以說(shuō)SECC具有里程碑的意義。

BGA(Ball Grid Array，球狀陣列封裝)是采用觸點(diǎn)式連接，就相當(dāng)于把PGA封裝的針腳全部剪掉，所以采用這種封裝的CPU必須和主板焊接后才能使用。采用BGA封裝的CPU體積較小，電氣性能和信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，加上不需要插拔，因而主要是面向本本處理器的封裝方式。但是由于是焊接在主板上，不便于更換，所以成本相對(duì)較高。因而Intel在后來(lái)又采用了PGA的封裝方式。但是在顯存封裝上BGA迎來(lái)了“又一春”，在以后的顯卡篇我們會(huì)談到。

LGA(Land Grid Array，岸面柵格陣列封裝)和我們前面講的PGA封裝很相似，但是這種封裝沒(méi)有了針腳，而是用觸點(diǎn)代替，所以接口也變成了Socket T。它不像以往的插槽那樣需要將針腳固定，而是需要Socket底座露出來(lái)的具有彈性的觸須。這一點(diǎn)和BGA封裝有點(diǎn)像，只是不用焊接，可以自由插拔。由于LGA的封裝接口支持底層和主板之間的直接連接，所以可以均衡分擔(dān)信號(hào)，可以在不提高成本的前提下增加針腳的密度，所以在頻率和性能提升上功不可沒(méi)。另外由于采用無(wú)針腳設(shè)計(jì)，Socket T接口打破了Socket 478接口的頻率瓶頸，使Intel的CPU能夠達(dá)到更高的頻率。