適用于便攜式應(yīng)用的高級(jí)邏輯封裝解決方案
發(fā)布時(shí)間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):466
    
    隨著新一代便攜式電子設(shè)備不斷朝著尺寸更小的方向發(fā)展,許多制造商都針對(duì)其邏輯需求提出了高級(jí)封裝解決方案的要求。有人指出,由于支持功能已經(jīng)包含在了核心處理器中,因此可能不再需要了,但我們?nèi)匀恍枰壿嫻δ軄硖峁┙涌诠δ,并將?shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備上。由于大部分板級(jí)空間都為核心處理器(如dsp及asic)所占據(jù),因此邏輯器件應(yīng)當(dāng)是透明的。舉例來說,新一代智能電話有時(shí)會(huì)既使用通信處理器又使用應(yīng)用平臺(tái)處理器,它們占據(jù)了板級(jí)空間的大部分。上述設(shè)計(jì)中的邏輯支持功能應(yīng)當(dāng)盡可能高效地節(jié)約空間占用,某些情況下最大只能占用板級(jí)空間的 5%。目前,許多邏輯供應(yīng)商正在推出新一代封裝選項(xiàng),其可大大節(jié)約 pcb 的占用空間。
    以今天的標(biāo)準(zhǔn)來看,目前許多制造商正在設(shè)計(jì)的邏輯功能已經(jīng)做到了小尺寸封裝。sc-70 是單門小邏輯技術(shù)廣泛采用的一種封裝,此類封裝占用的面積僅為4.20 mm2
    。由于其尺寸較小、生產(chǎn)方便、可靠性高,因而對(duì)當(dāng)前的許多設(shè)計(jì)而言都是相當(dāng)理想的,但新一代設(shè)計(jì)將要求以更小的尺寸實(shí)現(xiàn)相同的質(zhì)量。業(yè)界通常的說法都認(rèn)為,在將邏輯設(shè)備移植到更小尺寸的過程中,制造方便性、測(cè)試方便性、可靠性乃至價(jià)格都是此消彼長的關(guān)系。邏輯器件供應(yīng)商可以較小的占地面積滿足各種比特寬度產(chǎn)品的封裝要求,其中涵蓋了從單門到 32 位的器件。同時(shí),他們還可提供各方面性能都始終如一的新一代封裝,并將其作為邏輯封裝的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。上述高級(jí)封裝選項(xiàng)包括球柵陣列 (bga)、無引線四方扁平封裝 (qfn) 以及芯片級(jí)封裝(wcsp)。
    bga(球柵陣列)
    向低截面球柵陣列封裝 (lfbga) 以及超微細(xì)球柵陣列 (vfbga) 封裝進(jìn)行的移植在一定程度上已經(jīng)開始。數(shù)家制造商已經(jīng)欣然接受了這種封裝作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。許多設(shè)計(jì)人員都認(rèn)為芯片尺寸 bga 封裝在降低成本和縮小尺寸方面是非常理想的解決方案。與基于引線框架的封裝相比,上述封裝顯著節(jié)約了板上面積,同時(shí)又不會(huì)顯著增加系統(tǒng)級(jí)成本。
    96與114球柵lfbga封裝是一種單芯片、而非雙芯片的解決方案。設(shè)計(jì)人員不必在兩個(gè)16位邏輯功能中進(jìn)行設(shè)計(jì),而可以充分利用lfbga封裝的單個(gè) 32 位邏輯功能(見圖1)。該封裝球柵距離僅為0.8mm,不僅便于路由,而且與 tssop 封裝相比也改善了散熱與電氣性能。較之于tssop,lfbga在散熱方面的效率高出50%,在電感方面減少了48%。數(shù)家邏輯供應(yīng)商在20世紀(jì)90年代推出該封裝時(shí)就替代供應(yīng) (alternate source) 方面達(dá)成了一致,這進(jìn)一步推動(dòng)了lfbga的普及率。ti、philips以及idt等公司均同意采用相同的邏輯功能與封裝引腳方案。這就在lfbga封裝中實(shí)現(xiàn)了真正的邏輯替代供應(yīng),并為客戶提供了多種渠道以滿足其生產(chǎn)需要。
    2000年,超微細(xì)球柵陣列 (vfbga) 封裝也具備了邏輯功能,從而填補(bǔ)了小型封裝在16位與18位邏輯功能上的空白。當(dāng)時(shí),采用較大型ssop與tssop封裝的邏輯器件是針對(duì)便攜式應(yīng)用而精心設(shè)計(jì)的,這就占據(jù)了核心處理器等更關(guān)鍵功能所需的板級(jí)空間。隨著"智能"應(yīng)用嵌入到設(shè)計(jì)中,要求相似空間、較小外形尺寸的大比特邏輯功能而言越來越難以實(shí)施。vfbga封裝占用的面積僅為31.5mm2,與tssop所占用空間相比,節(jié)省達(dá) 70% 至75%,保持在108mm2,從而有助于實(shí)現(xiàn)所需的面積。與lfbga類似,vfbga封裝較tssop封裝也實(shí)現(xiàn)了更佳的電器和散熱性能,成為當(dāng)前業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)封裝的更好的替代。
    無引線四方扁平封裝 (qfn)
    在邏輯空間方面,最新推出的封裝方式為qfn封裝。許多邏輯供應(yīng)商以20、16與14引腳的qfn封裝來提供其門與八進(jìn)制位寬邏輯功能,因?yàn)檫@種封裝與tssop相比,在相同的比特寬度上存在著諸多優(yōu)勢(shì)。
    就便攜式設(shè)備而言,qfn 封裝屬最佳選擇。首先,qfn 能夠顯著節(jié)約空間。20 引腳qfn 封裝占用的面積僅為 15.75 mm2,其比 20 引腳的 tssop 封裝相比節(jié)約達(dá) 62%。qfn在四側(cè)均可提供外圍終端板 (terminal pad),并在器件中心具有外露的芯片焊盤,從而改善了機(jī)械與散熱性能。根據(jù)設(shè)計(jì),該封裝還可允許頂端與底部引腳在封裝下路由其信號(hào),從而支持涌流 (flow-through) 架構(gòu)(見圖2)。此外,qfn還具備傳統(tǒng)的外引腳,可從較早的邏輯封裝(如tssop、soic及pdip等)實(shí)現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)移。該封裝高度為1.00mm,能滿足一系列最嚴(yán)格的便攜式應(yīng)用高度要求。顯然,僅有尺寸上的優(yōu)勢(shì)還不足以成為轉(zhuǎn)而采用全新封裝的理由。
    推出新型封裝時(shí),還需將替換源、可靠性、制造方便性以及技術(shù)服務(wù)等其他因素納入考慮范圍。2001年,邏輯供應(yīng)商開始推出采用qfn封裝的器件,當(dāng)時(shí)許多人都對(duì)替換源的共識(shí)與新發(fā)布 qfn 封裝的
    
    隨著新一代便攜式電子設(shè)備不斷朝著尺寸更小的方向發(fā)展,許多制造商都針對(duì)其邏輯需求提出了高級(jí)封裝解決方案的要求。有人指出,由于支持功能已經(jīng)包含在了核心處理器中,因此可能不再需要了,但我們?nèi)匀恍枰壿嫻δ軄硖峁┙涌诠δ埽?shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備上。由于大部分板級(jí)空間都為核心處理器(如dsp及asic)所占據(jù),因此邏輯器件應(yīng)當(dāng)是透明的。舉例來說,新一代智能電話有時(shí)會(huì)既使用通信處理器又使用應(yīng)用平臺(tái)處理器,它們占據(jù)了板級(jí)空間的大部分。上述設(shè)計(jì)中的邏輯支持功能應(yīng)當(dāng)盡可能高效地節(jié)約空間占用,某些情況下最大只能占用板級(jí)空間的 5%。目前,許多邏輯供應(yīng)商正在推出新一代封裝選項(xiàng),其可大大節(jié)約 pcb 的占用空間。
    以今天的標(biāo)準(zhǔn)來看,目前許多制造商正在設(shè)計(jì)的邏輯功能已經(jīng)做到了小尺寸封裝。sc-70 是單門小邏輯技術(shù)廣泛采用的一種封裝,此類封裝占用的面積僅為4.20 mm2
    。由于其尺寸較小、生產(chǎn)方便、可靠性高,因而對(duì)當(dāng)前的許多設(shè)計(jì)而言都是相當(dāng)理想的,但新一代設(shè)計(jì)將要求以更小的尺寸實(shí)現(xiàn)相同的質(zhì)量。業(yè)界通常的說法都認(rèn)為,在將邏輯設(shè)備移植到更小尺寸的過程中,制造方便性、測(cè)試方便性、可靠性乃至價(jià)格都是此消彼長的關(guān)系。邏輯器件供應(yīng)商可以較小的占地面積滿足各種比特寬度產(chǎn)品的封裝要求,其中涵蓋了從單門到 32 位的器件。同時(shí),他們還可提供各方面性能都始終如一的新一代封裝,并將其作為邏輯封裝的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。上述高級(jí)封裝選項(xiàng)包括球柵陣列 (bga)、無引線四方扁平封裝 (qfn) 以及芯片級(jí)封裝(wcsp)。
    bga(球柵陣列)
    向低截面球柵陣列封裝 (lfbga) 以及超微細(xì)球柵陣列 (vfbga) 封裝進(jìn)行的移植在一定程度上已經(jīng)開始。數(shù)家制造商已經(jīng)欣然接受了這種封裝作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。許多設(shè)計(jì)人員都認(rèn)為芯片尺寸 bga 封裝在降低成本和縮小尺寸方面是非常理想的解決方案。與基于引線框架的封裝相比,上述封裝顯著節(jié)約了板上面積,同時(shí)又不會(huì)顯著增加系統(tǒng)級(jí)成本。
    96與114球柵lfbga封裝是一種單芯片、而非雙芯片的解決方案。設(shè)計(jì)人員不必在兩個(gè)16位邏輯功能中進(jìn)行設(shè)計(jì),而可以充分利用lfbga封裝的單個(gè) 32 位邏輯功能(見圖1)。該封裝球柵距離僅為0.8mm,不僅便于路由,而且與 tssop 封裝相比也改善了散熱與電氣性能。較之于tssop,lfbga在散熱方面的效率高出50%,在電感方面減少了48%。數(shù)家邏輯供應(yīng)商在20世紀(jì)90年代推出該封裝時(shí)就替代供應(yīng) (alternate source) 方面達(dá)成了一致,這進(jìn)一步推動(dòng)了lfbga的普及率。ti、philips以及idt等公司均同意采用相同的邏輯功能與封裝引腳方案。這就在lfbga封裝中實(shí)現(xiàn)了真正的邏輯替代供應(yīng),并為客戶提供了多種渠道以滿足其生產(chǎn)需要。
    2000年,超微細(xì)球柵陣列 (vfbga) 封裝也具備了邏輯功能,從而填補(bǔ)了小型封裝在16位與18位邏輯功能上的空白。當(dāng)時(shí),采用較大型ssop與tssop封裝的邏輯器件是針對(duì)便攜式應(yīng)用而精心設(shè)計(jì)的,這就占據(jù)了核心處理器等更關(guān)鍵功能所需的板級(jí)空間。隨著"智能"應(yīng)用嵌入到設(shè)計(jì)中,要求相似空間、較小外形尺寸的大比特邏輯功能而言越來越難以實(shí)施。vfbga封裝占用的面積僅為31.5mm2,與tssop所占用空間相比,節(jié)省達(dá) 70% 至75%,保持在108mm2,從而有助于實(shí)現(xiàn)所需的面積。與lfbga類似,vfbga封裝較tssop封裝也實(shí)現(xiàn)了更佳的電器和散熱性能,成為當(dāng)前業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)封裝的更好的替代。
    無引線四方扁平封裝 (qfn)
    在邏輯空間方面,最新推出的封裝方式為qfn封裝。許多邏輯供應(yīng)商以20、16與14引腳的qfn封裝來提供其門與八進(jìn)制位寬邏輯功能,因?yàn)檫@種封裝與tssop相比,在相同的比特寬度上存在著諸多優(yōu)勢(shì)。
    就便攜式設(shè)備而言,qfn 封裝屬最佳選擇。首先,qfn 能夠顯著節(jié)約空間。20 引腳qfn 封裝占用的面積僅為 15.75 mm2,其比 20 引腳的 tssop 封裝相比節(jié)約達(dá) 62%。qfn在四側(cè)均可提供外圍終端板 (terminal pad),并在器件中心具有外露的芯片焊盤,從而改善了機(jī)械與散熱性能。根據(jù)設(shè)計(jì),該封裝還可允許頂端與底部引腳在封裝下路由其信號(hào),從而支持涌流 (flow-through) 架構(gòu)(見圖2)。此外,qfn還具備傳統(tǒng)的外引腳,可從較早的邏輯封裝(如tssop、soic及pdip等)實(shí)現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)移。該封裝高度為1.00mm,能滿足一系列最嚴(yán)格的便攜式應(yīng)用高度要求。顯然,僅有尺寸上的優(yōu)勢(shì)還不足以成為轉(zhuǎn)而采用全新封裝的理由。
    推出新型封裝時(shí),還需將替換源、可靠性、制造方便性以及技術(shù)服務(wù)等其他因素納入考慮范圍。2001年,邏輯供應(yīng)商開始推出采用qfn封裝的器件,當(dāng)時(shí)許多人都對(duì)替換源的共識(shí)與新發(fā)布 qfn 封裝的
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