SRAM中晶圓級芯片級封裝的需求

在談到可穿戴技術的將來時，清楚地代表了可穿戴技術創新的將來進程。響亮而明確的是，要想成功，可穿戴電子產品必須小而又要保持性能。
 
爲了減小佔用空間，從而減小整個電路板空間，微控制器每隔一代就都遷移到較小的過程節點。同時他們正在進化以執行更復雜，更強大的操做。隨着操做變得更加複雜，迫切須要增長高速緩存。不幸的是對於每一個新的過程節點，增長嵌入式緩存（嵌入式SRAM）變得具備挑戰性，緣由有不少，包括更高的SER，更低的良率和更高的功耗。客戶還具備定製的SRAM要求。對於MCU製造商而言，要提供全部可能的緩存大小，將要求他們擁有太大而沒法管理的產品組合。這推進了對限制控制器管芯上的嵌入式SRAM以及經過外部SRAM進行緩存的需求。
 
可是因爲外部SRAM佔用了大量的電路板空間，所以使用外部SRAM面臨着微型化的挑戰。因爲其六晶體管結構，經過將外部SRAM移植到較小的工藝節點來減少外部SRAM的尺寸將帶來困擾小型化嵌入式SRAM的相同問題。
 
這將咱們帶到這個古老問題的下一個替代方案：減少外部SRAM中的芯片封裝與芯片尺寸之比。一般封裝的SRAM芯片的尺寸是裸片尺寸的不少倍（最大10倍）。解決該問題的一種廣泛方法是根本不使用封裝的SRAM芯片。它是有道理採起SRAM芯片（1/10個尺寸，而後使用複雜的多芯片封裝（MCP）或3D封裝技術（也稱爲SiP或系統級封裝）將其與MCU芯片封裝在一塊兒。可是這種方法須要大量投資，而且僅對最大的製造商纔可行。從設計的角度來看，這也下降了靈活性，由於SiP中的組件不容易更換。例如若是有可用的新技術SRAM，咱們就不能輕易地在SiP中輕鬆替換SRAM芯片。要更換封裝內的任何裸片，必須從新鑑定整個SiP。從新資格須要從新投資和更多時間。
 
那麼有沒有一種方法能夠節省電路板空間，同時又將SRAM排除在MCU以外，而又不會使MCP陷入麻煩呢？回到管芯與芯片尺寸之比，咱們確實看到了顯着改進的餘地。爲何不檢查是否有能夠緊貼模具的包裝？換句話說，若是您不能取消包裝，請減少尺寸比例。
 
當前最早進的方法是經過使用WLCSP（晶圓級芯片級封裝）來減少封裝的芯片尺寸。WLCSP是指將單個單元從晶圓切成小塊後將其組裝在封裝中的技術。該器件本質上是一個具備凸點或球形陣列圖案的裸片，無需使用任何鍵合線或中介層鏈接。根據規格，芯片級封裝部件的面積最多比芯片大20％。現在工藝已經達到了創新水平，製造工廠能夠在不增長芯片面積的狀況下生產CSP器件（僅略微增長厚度以適合凸塊/球）。
 

 
數字。晶圓級芯片級封裝（WLCSP）提供了減少封裝裸片尺寸的最早進方法。此處顯示的WLCSP是由Deca Technologies開發的，不會增長組成它的芯片的面積。（來源：Deca Technologies/賽普拉斯半導體）
 
CSP相對於裸片具備某些優點。CSP設備更易於測試，處理，組裝和改寫。它們還具備加強的導熱特性。當管芯轉移到更新的工藝節點時，能夠縮小管芯的同時標準化CSP的大小。這確保了CSP部件能夠被新一代CSP部件所取代，而不會因更換模具而帶來任何複雜性。
 
很明顯，在可穿戴設備和便攜式電子產品的需求方面，這些節省的空間很是重要。例如，當今許多可穿戴設備中的存儲器使用的48球BGA具備8mmx6mmx1mm（48mm3）的尺寸。相比之下，CSP型封裝中的同一零件的尺寸爲3.7mmx3.8mmx0.5mm（7mm3）。換句話說，能夠將體積減少85％。這種節省可用於減小便攜式設備的PCB面積和厚度。所以，可穿戴設備和物聯網（IoT）製造商對基於WLCSP的設備的需求不只限於SRAM，並且還有新的需求。