按英特尔的计划,微处理器(MPU)的工作频率到2007年将超过20GHz。但相对于频率如此之高的MPU而言,现在的封装技术就远跟不上要求了。“如果仍使用现在的封装的话,就如同把F1赛车的引擎装到微型轿车上一样”(美国英特尔组装技术开发公司技术顾问Koushlk Banerjee)。
最大的问题是当耗电量急剧变化时,现有的封装会来不及供电,从而导致电源电压不稳定。为了解决这一问题,英特尔公司开发出了名为BBUL(Bumpless Build-Up Layer,无电极表面积层)的封装技术。该技术将于2006年后投入使用。为了能够适应急剧变化的耗电量,BBUL技术尽可能地缩小了位于封装下面的去耦电容与芯片间的距离。因为在现在的封装中随着工作频率的提高,布线的寄生电感越来越大,去耦电容的效果也就越来越微弱,最终就产生了电源电压不稳定的问题。如果提高电源电压的话,电源电压的变动幅度虽然会相对变小,但会整个供电系统的设计变化,因此不易实施。同时仍然无法解决伴随加工工艺微细化所带来的耐压性能降低以及MPU耗电量增加等问题。
依据BBUL技术的封装“与现在的封装相比,可将寄生电感降到1/3以下。初步估算,电源电压因此可以降低25%”(英特尔Banerjee)。由于布线长度更短,因此BBUL技术中可在芯片下面直接进行表面积层(Build-Up)布线。到目前为止,一般都是分别加工出芯片和表面积层底板,然后通过被称作电极(Bump)的球状端子来连接的。
对BBUL的成品率表示怀疑
不过也有人对BBUL制造成本的攀升表示担心。“在进行表面积层布线的工序中出现的瑕疵肯定会影响到MPU本身的成品率”(国内某制造商的封装技术人员)。因为现在的底板和芯片都是分别加工的,一旦出现有瑕疵的底板都可以通过组装前的检查预先排除。针对这种意见,英特尔公司反驳说:“表面积层布线的次品率非常低。不存在成品方面的问题”。
此外,令人担心的还有:由于半导体材料与底板材料间的热膨胀系数不同有可能引起布线的龟裂。现有的封装在电极以及电极与底板间的空隙间填充有树脂,这样芯片与底板间产生的热应力就会被树脂所吸收。尽管对此英特尔并没有表态,不过据估计英特尔可能在BBUL技术中采用了一些防范龟裂发生的方法。
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