满足小体积和高性能需求的层叠封装技术(PoP)

 

　　长时间以来，多芯片封装(MCP)满足了在越来越小的空间里加入更多性能和特性的需求。很自然地就会希望存储器的MCP能够扩展到包含如基带或多媒体处理器等ASIC。但这实现起来会遇到困难，即高昂的开发成本以及拥有/减小成本。如何解决这些问题呢?层叠封装(PoP)的概念逐渐被业界广泛接受。

　　从MCP到PoP的发展道路

　　在单个封装内整合了多个Flash NOR、NAND和RAM的Combo(Flash+RAM)存储器产品被广泛用于移动电话应用。这些单封装解决方案包括多芯片封装(MCP)、系统级封装(SiP)和多芯片模块(MCM)。

　　刚开始时移动电话中的MCP整合的芯片，比如8Mb的Flash和2Mb的SRAM，以现在的眼光来看密度较低。随着移动电话对存储器要求的提高，闪存的密度也随着NOR Flash的增多和NAND Flash的引入而增加，SRAM也被PSRAM所取代。

　　在体积越来越小的移动电话中提供更多功能的需求是MCP发展的主要驱动力。然而，开发既能增强性能又要保持小型尺寸的解决方案面临着艰巨的挑战。不仅尺寸是个问题，性能也存在问题，如当要与移动电话中的基带芯片组或多媒体协处理器配合工作时，要使用具有SDRAM接口和DDR接口的MCP存储器。

　　SoC SoC的基本概念是在同一片裸片上集成更多的器件，以达到减少体积、增强性能和降低成本的目的。但在项目生命周期非常短、成本要求非常苛刻的移动电话市场，SoC解决方案有很大的局限性。从存储器配置的角度看，不同类型的存储器需要大量逻辑，掌握不同的设计规则和技术是非常大的挑战，会影响开发时间和应用所要求的灵活性。

　　SiP 从裸片角度看，保持基本组件的独立并用不同技术进行制造可以解决上述问题。存储器和ASIC可以组装在同一封装中。但有两个主要问题需要考虑。

　　1. SiP生产成本与良品率的关系

　　在开发任何配置的MCP时，最终封装和制造的良品率等于MCP中所有单元的良品率的乘积。为了举例说明这一原则，我们假设每个元件的良品率是90%，当MCP由4片裸片组成时，总的良品率就是90%x90%x90%x90%=65%。很明显这么低的良品率无法实施大批量生产，特别是服务于对成本有连续压力的很大批量的消费市场时。在采用MCP配置时已知良好芯片(KGD)是一种常用的做法，可以将良品率保持在一个可接受的水平。

　　根据功能和规格要求，存储器和基带器件约占移动电话25%的BOM。整合了存储器和基带器件或协处理器的SiP成本较高，如果SiP内部任一器件不能满足规格要求，那么整个SiP都会被拒收和舍弃。

　　2. SiP的灵活性不够

　　SiP的推出还受限于当时组件的可用情况。为了获得有竞争力的解决方案，所有组件必须从一开始就用最具成本效益的技术进行生产。

　　对ASIC和存储器来说，开发资源和所需的时间有很大的区别，因此情况变得更加复杂。在许多情况下，这些器件是由不同公司生产的，也就意味着同时获得它们相当困难。只有产品种类丰富的半导体供应商才能从公司内部提供大多数器件，满足时间上的要求。

　　一旦SiP开发出来并开始向移动电话制造商正式供货后，如果因为有新技术可使成本降低而想修改SiP中任何一个组件时，将要求对整个SiP进行重新认证。这是一个漫长而昂贵的过程。