半导体封装的分类

各种半导体封装形式的特点和优点:

DIP双列直插式封装

DIP(DualIn－line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。

DIP封装具有以下特点：

1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接， *** 作方便。

2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。

BGA球栅阵列封装

随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208 Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA(Ball Grid Array Package)封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

BGA封装技术又可详分为五大类：1.PBGA（Plasric BGA）基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。

2.CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）的安装方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。

3.FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬质多层基板。

4.TBGA（TapeBGA）基板：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。

5.CDPBGA（Carity Down PBGA）基板：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。

BGA封装具有以下特点：

1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。

2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。

3.信号传输延迟小，适应频率大大提高。

4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。1987年，日本西铁城（Citizen）公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片（即BGA）。而后，摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。1993年，摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。同年，康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。直到五六年前，Intel公司在电脑CPU中（即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等），以及芯片组（如i850）中开始使用BGA，这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。BGA已成为极其热门的IC封装技术，其全球市场规模在2000年为12亿块，预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。

QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装

QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

PFP（Plastic Flat Package）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。

QFP/PFP封装具有以下特点：

1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

2.适合高频使用。

3. *** 作方便，可靠性高。

4.芯片面积与封装面积之间的比值较小。

Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

PGA插针网格阵列封装

PGA(Pin Grid Array Package)芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起，CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊结构生成的挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，CPU芯片即可轻松取出。

PGA封装具有以下特点：1.插拔 *** 作更方便，可靠性高。

2.可适应更高的频率。

Intel系列CPU中，80486和Pentium、Pentium Pro均采用这种封装形式。

MCM多芯片模块

为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM(Multi Chip Model)多芯片模块系统。

MCM具有以下特点：

1.封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化。

2.缩小整机/模块的封装尺寸和重量。

3.系统可靠性大大提高。

总之，由于CPU和其他超大型集成电路在不断发展，集成电路的封装形式也不断作出相应的调整变化，而封装形式的进步又将反过来促进芯片技术向前发展。

CSP芯片尺寸封装

随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP(Chip Size Package)。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。

CSP封装又可分为四类：

1.Lead Frame Type(传统导线架形式)，代表厂商有富士通、曰立、Rohm、高士达（Goldstar）等等。

2.Rigid Interposer Type(硬质内插板型)，代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。

3.Flexible Interposer Type(软质内插板型)，其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气（GE）和NEC。

4.Wafer Level Package(晶圆尺寸封装)：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

CSP封装具有以下特点：

1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。

2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。

3.极大地缩短延迟时间。

CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电（IA）、数字电视（DTV）、电子书（E-Book）、无线网络WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手机芯片、蓝芽（Bluetooth）等新兴产品中。

半导体封装基板利润高。根据查询相关公开信息显示：半导体封装上市公司排行榜，三季度净利润前十名。2018~2021年，先进封装基板行业的年销售额增长率达12%，预计到2022年，基板行业将有100亿美元市场。目前，国内制造企业的品类集中于引线键合球栅阵列封装，封装基板、倒装芯片尺寸封装，封装基板、无芯封装基板、无源元件埋入，对于高端FCBGA基板、有源元件埋入基板等少有涉及，先进基板在国内仍处蓝海市场。

华为的 “缺芯” ，几乎是人尽皆知的事情。本应该在三月份就发布的华为P50，到现在还没动静。而且最近华为又因为芯片问题上了新闻， 华为董事余承东 说：华为现在在国内的市场 被同行无情分食 ， 高端手机市场被苹果挤占 ， 中低端手机市场又被国内同行抢夺 。而造成这些状况的原因就在于在 近两年时间内 ，华为被漂亮国 用各种手段进行了一轮又一轮的制裁 。

很多人会这样想：华为受到这么严重的制裁，芯片的供应几乎是被扼住了，难道芯片供应商就不会受到影响？ 而且为什么只有华为在抗议，台积电却毫无反应呢？

你可能会说：因为 台积电 是 漂亮国的附庸 呗，怎么有胆子抗议呢？但是我们要考虑到经济虽然被政治影响，但一旦阻碍了企业的发展，企业也不至于当哑巴的。 毕竟无论是什么资本，逐利始终是第一目标 。

实际上，台积电之所以几乎没有任何抗议，还是因为对它并没有什么影响。相反的，台积电现在估计是要乐开了花。这是什么原因呢？

因为 太缺芯 了！不仅是华为缺芯，全世界都急需芯片，只是华为的更缺而已。因为 订单实在太多，台积电都有些忙不过来 ，又岂会在乎失去华为的市场呢？

要说为什么这么缺芯，不仅是因为电子产品的市场始终强劲，还有其他几个重要的原因。我们都知道，一旦市场开始缺乏某样商品，无非就是两方面原因， 一是供应不足，而是需求激增 。

先说供应不足，这其中的原因大概也想到了——疫情。因为疫情的缘故，全球很多产业都受到一定冲击，从这个角度来说，造成的供需不平衡，芯片绝对不是孤军奋战者。同时又因为疫情慢慢结束，市场的 供求反d，导致了芯片不平衡被扩大 。

但是芯片的匮乏不是因为疫情， 还跟 汽车 行业有关 。这些年过去， 新能源 汽车 的初步发展 已经趋向于成熟，导致需求越来越大。连带着生产新能源 汽车 需要的关键产品—— 芯片的需求也越来越大 。

而且这两年掀起了一股 造车浪潮 ，不管是 做手机 的，还是做 游戏 ，就连卖货的都说要造车。群众一边感叹造车的门槛越来越低的同时，又在担心新能源 汽车 的前景。但是今年年初的时候， 全球各大车企向外界透露 ，因为 芯片断供原因，不得不调整生产战略 ，有的车企干脆就停产了 部分生产线 。三月份的时候，大众对外说，因为缺少芯片，在两个月的时间 少生产了将近十万辆 汽车 。

大厂缺芯缺到断产，可见缺芯难题已经到了严重的地步。大家都要说台积电脸都要笑裂开了，事实也确实如此，台积电如今又在国内投资建厂，新一轮的资本收割又要开始了。

但是面对我国这么缺芯，笑得最开心的 也许并不是台积电 ，还可能是 味之素 —— 日本的一家味精公司 。

我们都说华为被漂亮国卡住了芯片，几乎是被 卡住了脖子 。但是你可知道，世界上所有的芯片都 被日本的味之素卡住了命脉 。

味之素之所以能够以味精公司的身份做到这一点，是因为它发明了一个 重要产品：ABF 。

AB，名叫 味之素堆积膜 ，是半导体基板的核心材料。现代几乎所有的 半导体都需要用到ABF ，而供应的充足也直接影响了 半导体生产链的正常运行 。相传台积电现在就可能存在 ABF存量不足的问题 ，这一传言还一度让很多人忧心忡忡。

ABF为什么这么重要呢？这还要从 半导体基板 说起。半导体一开始应用最广泛的地方应该是 计算机的CPU ，这是一个计算机的灵魂。在那个年代，计算机的高速发展，让CPU的要求越来越高，让其终端从一开始的 40个到后来的上千个 ，也从平面结构转变成 堆叠的多层结构 ，这种多层堆叠的结构中布满了密密麻麻的线路。CPU的结构变得复杂的同时，还要求 各线路之间的绝缘。 不仅如此，CPU在工作时还会散发出大量的热量。以上的种种原因都导致半导体公司 急需先进的材料来生产CPU 。

ABF就是这样的材料，它并不像传统的绝缘体是液态的，而是像 薄膜一样的材料 。ABF的表面可以轻松地 镀铜 ，受激光加工。它的发明让半导体完成 从墨水绝缘体到薄膜绝缘体的转型 ，从此ABF就成为了半导体的重要材料，一直到现在都没有改变过。

又有人有疑问，既然ABF只是一种生产材料，那为什么 我们不生产这种材料呢 ？事情没有想象中那么简单。 ABF并不是可以简单复制的产品 。

在上世纪70年代，味之素在食品生产中对一些副产品进行了研究和分析后，发现了一种可以用于 电子行业的材料 。味之素并没有轻视这一次偶然的发现，他们对这种材料进行了更进一步的 研究 ，也有了一些成果。直到90年代，味之素在这方面的研究终于引起了一些半导体公司的注意，其中 有一家CPU制造商公司 ，就生产 薄膜绝缘体 这一领域与味之素进行了沟通。

味之素最早研究食品副产品的人是 竹内孝治 ，是他最早将 味之素的副业引向了计算机产业 。在ABF还没有被发明出来的时候，竹内就已经带领团队在电子产品的生产材料方面有了一番成就。

人们对新东西总会抱有怀疑的态度。在那个墨水绝缘体还没被淘汰的时候，薄膜绝缘体概念的提出首先就会被人质疑，但竹内并没有放弃，他告诉队伍， 薄膜绝缘体是一次全新的尝试，过去没有人做过，但是我们可以 。

这样的话鼓舞了团队里的一个人： 中村茂雄 。中村虽然是个新人，但他敏锐地感觉到如果能发明出这种材料，一定会 引起半导体市场的变革 。所以在别人还在考虑薄膜绝缘体是否有前景的时候，中村就已经去寻找绝缘体的生产材料了。

要想代替墨水，这种材料一定要在能保持墨水绝缘体的特性，还要 对CPU的生产有更大的帮助 。因为对绝缘体的要求是薄膜，所以这种材料还得有一定的 硬度 （因为墨水绝缘体是直接涂抹上去的，等干涸后再进行加工，而薄膜则是直接加工），较强的适应性，足以应对温度的变化。

中村觉得先要将 制作薄膜的材料生产出来 ，然后再将其制作成薄膜。这个过程可谓屡屡受挫，但最终也找到了 合适的材料能制成薄膜 。

将薄膜绝缘体制造出来了，中村又将一些后续问题一一解决后，最终 ABF就出世了 。竹内和中村异常兴奋，他们将成品 带到CPU制造公司 ，但让人遗憾的是，这家公司婉拒了意气风发的竹内。

薄膜绝缘体的制造耗费了 竹内团队四个月的时间 ，而现在是这样的结果，有些团员已经开始离开了队伍。但是竹内并没有一次挫败就放弃，所以他没有直接解散团队，而是进行了重组，并对 ABF进行研究和改进 。

就这样，时间来到98年，一家半导体公司嗅到了ABF的前景，想要和竹内合作。在那之后， ABF开始作为半导体生产材料出现在半导体行业 ，很快就 取代了墨水成为主流基材 。

ABF的主要材料是味精生产中的 树脂材料 ，虽然研究时长并不是很长，花费力气也并不大。但是 可复制性却是极低 ，别的公司想要制造出ABF几乎不太可能。日本一家味精公司，卡着全球芯片的“喉咙”？

所以说现在我国这么“缺芯”，最开心的就是味之素，他们赚得也是最多的。而且，总体来说华为缺芯也不是因为漂亮国，而是 因为日本这家公司。一家日本味精公司，“卡脖子”全球芯片产业？

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