عبوة داخل عبوة

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ تقنية التغليف المزدوج ( PoP ) طريقةً لتغليف الدوائر المتكاملة ، حيث يتم فيها دمج حزم مصفوفة الكرات الشبكية (BGA) عموديًا لوحدات المنطق المنفصلة والذاكرة . يتم تركيب حزمتين أو أكثر فوق بعضها البعض، أي فوق بعضها، مع وجود واجهة قياسية لتوجيه الإشارات بينها. تتيح تقنية PoP كثافة مكونات أعلى في الأجهزة، مثل الهواتف المحمولة ، والمساعدات الرقمية الشخصية (PDA)، والكاميرات الرقمية ، على حساب زيادة طفيفة في الارتفاع. أما الحزم المكدسة التي تحتوي على أكثر من حزمتين فهي غير شائعة، وذلك لاعتبارات تبديد الحرارة.

إعدادات

يوجد نوعان من التكوينات الشائعة الاستخدام لتقنية إثبات التواجد (PoP):

  • تكديس الذاكرة الخالص: يتم تكديس حزمتين أو أكثر من حزم الذاكرة فقط فوق بعضها البعض
  • تكديس مختلط للمنطق والذاكرة: وحدة المعالجة المركزية (CPU) في الأسفل، ووحدة الذاكرة في الأعلى. على سبيل المثال، قد تكون الوحدة السفلية عبارة عن نظام على شريحة (SoC) لهاتف محمول . توضع وحدة المعالجة المركزية في الأسفل لأنها تحتاج إلى عدد أكبر من وصلات BGA باللوحة الأم.
مجموعة بيانات PoP نموذجية تتضمن منطقًا وذاكرة، شائعة في أنظمة SoC للهواتف المحمولة أو أجهزة مودم النطاق الأساسي من عام 2005 فصاعدًا

أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة ، توضع العبوة السفلية من مجموعة PoP مباشرةً على لوحة الدوائر المطبوعة، وتُرصّ العبوات الأخرى من المجموعة فوقها. وتلتصق عبوات مجموعة PoP ببعضها البعض (وبلوحة الدوائر المطبوعة) أثناء عملية اللحام بالتدفق .

يمكن أن يتم تغليف PoP بواسطة الشركة المصنعة للرقائق (مثل سامسونج أو TSMC )، أو يمكن أن يتم بواسطة الشركة المصنعة الأصلية (مثل شاومي ).

فوائد

تحاول تقنية التغليف المزدوج الجمع بين مزايا التغليف التقليدي ومزايا تقنيات التكديس بالقوالب ، مع تجنب عيوبها.

تعتمد تقنيات التغليف التقليدية على وضع كل شريحة في غلاف منفصل، وهو غلاف مصمم لتقنيات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية التي تضع كل غلاف مباشرةً على لوحة الدوائر المطبوعة جنبًا إلى جنب. أما تقنية نظام تكديس الشرائح ثلاثي الأبعاد داخل الغلاف (SiP) فتقوم بتكديس عدة شرائح في غلاف واحد، مما يوفر العديد من المزايا، ولكنه ينطوي أيضًا على بعض العيوب، مقارنةً بتقنية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية.

في تقنيات PoP المدمجة، تُدمج الرقائق في ركيزة أسفل العبوة. تُمكّن هذه التقنية من تصنيع عبوات أصغر حجماً بوصلات كهربائية أقصر، وهي مدعومة من قبل شركات مثل Advanced Semiconductor Engineering (ASE). [ 1 ]

مزايا مقارنة بتغليف الرقائق المعزولة التقليدي

تتمثل الفائدة الأبرز في توفير مساحة على اللوحة الأم. تستخدم تقنية PoP مساحة أقل بكثير على لوحة الدوائر المطبوعة، تكاد تكون بنفس مساحة حزم الرقائق المكدسة.

من الناحية الكهربائية، توفر تقنية PoP مزايا عديدة من خلال تقليل طول المسارات بين الأجزاء المختلفة المتفاعلة، مثل وحدة التحكم والذاكرة. وهذا بدوره يُحسّن الأداء الكهربائي للأجهزة، حيث أن تقصير مسارات التوصيل بين الدوائر يُسرّع من انتشار الإشارة ويقلل من التشويش والتداخل.

مزايا مقارنة بتكديس الرقائق

توجد عدة اختلافات رئيسية بين منتجات القوالب المكدسة ومنتجات العبوات المكدسة.

تتمثل الميزة المالية الرئيسية لتقنية التغليف على التغليف في فصل وحدة الذاكرة عن وحدة المنطق. وبالتالي، تمنح هذه التقنية جميع المزايا التي تتمتع بها تقنيات التغليف التقليدية مقارنةً بمنتجات الرقائق المكدسة.

  • يمكن اختبار حزمة الذاكرة بشكل منفصل عن حزمة المنطق
  • لا تُستخدم في التجميع النهائي إلا الحزم "المعروفة بجودتها" (إذا كانت الذاكرة تالفة، تُستبعد الذاكرة فقط، وهكذا). قارن هذا بحزم الرقاقات المكدسة حيث تكون المجموعة بأكملها عديمة الفائدة ويتم رفضها إذا كانت الذاكرة أو المنطق تالفة.
  • يتحكم المستخدم النهائي (مثل مصنعي الهواتف المحمولة أو الكاميرات الرقمية ) في الخدمات اللوجستية. وهذا يعني إمكانية استخدام ذاكرة من موردين مختلفين في أوقات مختلفة دون تغيير منطق النظام. تصبح الذاكرة سلعة يتم الحصول عليها من المورد الأقل تكلفة. تُعد هذه الميزة أيضًا ميزة مقارنةً بتقنية PiP (حزمة داخل حزمة) التي تتطلب تصميم جهاز ذاكرة محدد وتوريده قبل المستخدم النهائي.
  • يمكن استخدام أي غلاف علوي متوافق ميكانيكيًا. بالنسبة للهواتف منخفضة المواصفات، يمكن استخدام سعة ذاكرة أصغر في الغلاف العلوي. أما بالنسبة للهواتف عالية المواصفات، فيمكن استخدام سعة ذاكرة أكبر مع نفس الغلاف السفلي. [ 2 ] هذا يُسهّل على الشركة المصنعة الأصلية إدارة المخزون. أما بالنسبة للأغلفة المكدسة أو حتى أغلفة الصور داخل الأغلفة (PiP)، فيجب معرفة سعة الذاكرة بدقة قبل أسابيع أو أشهر.
  • بما أن الذاكرة لا تدخل في عملية التجميع النهائية، فلا داعي لموردي الدوائر المنطقية لتوفير أي ذاكرة. أما في حالة الأجهزة ذات الرقاقات المكدسة، فيجب على مورد الدوائر المنطقية شراء رقائق الذاكرة من مورد متخصص.

معايير JEDEC

  • تُعنى لجنة JEDEC JC-11 بمعايير رسم مخططات التغليف المتعلقة بتغليف PoP السفلي. انظر الوثائق MO-266A ومنشور JEDEC رقم 95، دليل التصميم 4.22.
  • تُعنى لجنة JEDEC JC-63 بتوحيد دبابيس حزمة PoP (الذاكرة) العلوية. انظر معيار JEDEC رقم 21-C، الصفحة 3.12.2 – 1

أسماء أخرى

يُعرف مصطلح "الحزمة داخل الحزمة" أيضاً بأسماء أخرى:

  • نقطة الانطلاق: تشير إلى العبوة العلوية والسفلية مجتمعتين
  • PoPt: يشير إلى العبوة العلوية
  • PoPb: يشير إلى العبوة السفلية
  • PSvfBGA : يشير إلى الحزمة السفلية: حزمة قابلة للتكديس رقيقة جدًا ذات تباعد دقيق مصفوفة شبكية كروية [ 3 ]
  • PSfcCSP: يشير إلى العبوة السفلية: عبوة قابلة للتكديس، غطاء قابل للطي ، غطاء قابل للطي ، غطاء قابل للطي ، عبوة قابلة للتكديس

تاريخ

في عام ٢٠٠١، طوّر فريق بحثي من شركة توشيبا، ضمّ كلاً من تي. إيموتو، وإم. ماتسوي، وسي. تاكوبو، عملية ربط رقائق "وحدة كتلة النظام" لتصنيع أغلفة الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد (3D IC). [ ٤ ] [ ٥ ] وكان أول استخدام تجاري معروف لشريحة ثلاثية الأبعاد مُغلّفة على شريحة في جهاز ألعاب سوني المحمول بلاي ستيشن بورتبل (PSP) ، الذي صدر عام ٢٠٠٤. يحتوي جهاز PSP على ذاكرة eDRAM ( ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المدمجة ) من إنتاج توشيبا، مُغلّفة في شريحة ثلاثية الأبعاد ذات شريحتين مُكدّستين عموديًا. [ ٦ ] أطلقت توشيبا عليها اسم "ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية شبه المدمجة" آنذاك، قبل أن تُطلق عليها لاحقًا اسم حل "شريحة على شريحة" (CoC) المُكدّس. [ ٦ ] [ ٧ ]

في أبريل 2007، طرحت توشيبا في السوق شريحة ذاكرة فلاش NAND مدمجة من نوع THGAM بسعة 16 جيجابايت ، مُغلفة بتقنية ثلاثية الأبعاد ذات ثماني طبقات، ومصنّعة من ثماني شرائح ذاكرة فلاش NAND سعة 2 جيجابايت مُكدسة. [ 8 ] وفي الشهر نفسه، قدّم ستيفن إم. بوب وروبن سي. زيتا من شركة ماكسيم إنتجريتد طلب براءة اختراع أمريكية رقم 7,923,830 ("وحدة آمنة مُغلّفة بطبقة خارجية تحتوي على شبكة مضادة للتلاعب في الطبقة الأساسية للغلاف العلوي") . [ 9 ] وفي سبتمبر 2007، قدّمت شركة هاينكس سيميكوندكتور تقنية تغليف ثلاثية الأبعاد ذات 24 طبقة، مع شريحة ذاكرة فلاش بسعة 16 جيجابايت، مصنّعة من 24 شريحة ذاكرة فلاش NAND مُكدسة باستخدام عملية ربط الرقاقات. [ 10 ]   

مراجع

  1. ↑ لابيدوس، مارك (19 يونيو 2014). "سوق تغليف الأجهزة المحمولة يشهد ازدهاراً" . هندسة أشباه الموصلات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أبريل 2016 .
  2. ↑ توماس، جلين. "تدفق التغليف داخل التغليف" . شركة إنديوم . تم الاسترجاع في 30 يوليو 2015 .
  3. ↑ شركة أمكور للتكنولوجيا. "التغليف على التغليف (PoP | PSfvBGA | PSfcCSP | TMV® PoP)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30-07-2015 .
  4. ↑ غارو، فيليب (6 أغسطس 2008). "مقدمة في التكامل ثلاثي الأبعاد". دليل التكامل ثلاثي الأبعاد: تكنولوجيا وتطبيقات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد (ملف PDF) . وايلي-في سي إتش . ص 4. doi : 10.1002/9783527623051.ch1 . ISBN  9783527623051.
  5. ^ إيموتو، ت. ماتسوي، م.؛ تاكوبو، سي. أكيجيما، S .؛ كاريا، ت.؛ نيشيكاوا، T.؛ إينوموتو، ر. (2001). "تطوير حزمة الوحدات ثلاثية الأبعاد،" وحدة كتلة النظام "" . مؤتمر المكونات الإلكترونية والتكنولوجيا (51). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات : 552-7 .
  6. 1 2 جيمس، ديك (2014). "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد في العالم الحقيقي" . المؤتمر السنوي الخامس والعشرون لتصنيع أشباه الموصلات المتقدمة (ASMC 2014) . الصفحات 113-119 . doi : 10.1109/ASMC.2014.6846988 . ISBN  978-1-4799-3944-2. S2CID 42565898 . 
  7. ↑ "نظام متكامل في حزمة (SiP)" . توشيبا . مؤرشف من الأصل في 3 أبريل 2010. تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2010 .
  8. ↑ «توشيبا تُسوّق أعلى سعة ذاكرة فلاش NAND مدمجة في الصناعة لمنتجات المستهلكين المحمولة» . توشيبا . ١٧ أبريل ٢٠٠٧. مؤرشف من الأصل في ٢٣ نوفمبر ٢٠١٠. تم الاطلاع عليه في ٢٣ نوفمبر ٢٠١٠ .
  9. ↑ "براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 7,923,830 B2" (ملف PDF) . 12 أبريل 2011. تاريخ الاطلاع: 30 يوليو 2015 .
  10. ↑ "هاينكس تُفاجئ صناعة رقائق NAND" . صحيفة كوريا تايمز . 5 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2019 .

للمزيد من القراءة