flash 闪存封装

MCP封装(3D) MCP封装(3D) 封装
为了达到更高的容量，现在的NAND闪存芯片通常 都会采用MCP(多芯片封装)形式，将多颗die整合 在一起。封装体内部采用芯片堆叠和引线键合工 艺。 该技术已经广泛应用在手机，MP3内存，固态硬盘 SSD等嵌入式NAND闪存产品中。 不过工艺和技术所限，一般每颗闪存内只有两个 或四个die，八个的都极其罕见。如果使用传统 MCP封装技术，超过四个NAND die的堆叠就会严重 影响性能，并且需要两个或更多通道才能获得类 似的吞吐带宽。
FBGA的优点 FBGA的优点
更小的体积
• 与TSOP相比，可以在体积不变的前提下容 量提升数倍
更好的散热性
• 提供了有效的散热途径，电气性能良好
稳定性和可扩充性
COB封装 COB封装
COB（Chip on board）工艺，是指厂商为 节省成本，没有采用标准的闪存芯片+控制 芯片独立封装的形式，而是将闪存芯片和 控制器芯片直接连接，封装在一体，并固 定于印刷线路板上的生产方式。
2011年为 31亿GB
2012年 预计为57 亿GB
2016年会上 升到120亿GB？
NAND flash市场和应用 flash市场和应用
今年NAND行业——超级本电脑。NAND厂商一直在 极力宣传在超级本中使用固态硬盘。 由于超级本电脑重量轻、电池续航时间长和启动 速度快，因此对企业用户和消费者用户都有很大 的吸引力。这将推动NAND产品在PC领域的消费量 占其总消费量比例上升到15%以上。
二、“指甲盖的战争”：尽可能多的die封装
• 8die封装的flash在产业链中应用；的16die堆叠封装在实验室 中完成。
三、摩尔定律是机遇
• 纳米级背后的尴尬：现在芯片制造几乎已经到达了物理科学 的极限。相比，从芯片的封装上的提升是捷径。
四、重视专利
MCP封装优点 MCP封装优点
实现高密度封装 采用垂直互联方式，引线长度短
• 信号的传输延时大大减小 • 寄生电容、电感也大为减小 • 这有利于高速传输、改善高频性能、减少 功耗 • 提高可靠性。
实例1 实例1
加拿大公司MOSAID Technologies与2012年4月6日 宣布，他们已经试产了全球第 一颗采用惊人十六die封装的 NAND闪存芯片，让他们和谐地 运行在了一个高性能通道内。 这颗闪存采用了MOSAID独家的HLNAND MCP技术，利 用两个HyperLink NAND接口将多达16颗业界标准的4GB NAND Flash die放到了一起，总容量达到了64GB。 该闪存的封装格式为100-ball BGA，长宽尺寸仅18×14 毫米。
就microSD卡1mm厚度的空 间，以三星25μm厚度的Chip 为例，排除PCB板、模具厚度 等因素，堆叠层数极限在8层 或9层。
结论
一、3D封装成为flash封装的主流
• 无论是以BGA为基础的nand flash封装，还是以COB为基础的 便携存储卡的封装，都在向多芯片堆叠的3D封装方向发展
PIPTM小型存储卡一体化封装技术，由COB封装发 展而来，是胜创公司研发的（kingmax）专利技 术。 该技术整合了PCB基板组装及半导体封装制作流 程,将小型存储卡的控制器、闪存集成电路、基 础材质、无源计算组件直接封装。 可以将存储卡进行单面或双面封装,但封装的结 构是一样的，同时应用闪存芯片堆叠封装技术。 优点：使数码存储卡达到完全防水、耐高温、耐 达到完全防水、耐高温、 达到完全防水 高压、读写速度快的效果,使数据存储更安全可 高压、读写速度快 靠。
记忆卡：COB、PIP、MCP
• U盘、SD卡等
NAND flash市场和应用 flash市场和应用
预计全球NAND闪存市场今年增长率将达8% 智能手机：2011年为31亿GB。预计2012年的智能手机销 量将达到6.26亿部，平均每部手机使用的NAND闪存容量 为9GB,总容量将达到57亿GB。2016年平均每部手机使用 的NAND闪存容量将增加到18.9GB
2011年 17亿GB
2012年 预计33 亿GB
闪存封装的发展现状
面对如此巨大的市场，国外发达国家正积极利用NAND发 展的有利时机大力发展NAND芯片封装技术，在这方面， 日本，韩国，美国正领导着最先进NAND封装技术的发展。 其代表企业有日本东芝公司(Toshiba)，韩国三星 (Samsung)公司和美国英特尔(Intel)公司。东芝，三星 等公司都在实验室中开发出了多达16die的NAND芯片封装 技术，代表着最新的NAND封装工艺。 闪迪半导体（Sandisk），日月光半导体(ASE)，安靠科 技(Amkor)，矽品(SPIL)，星科金朋(STATSChipPAC)等国 际封装公司也全部落户中国，这些先进国家或地区的封 装公司带来了先进的技术与理念，为国内半导体封装业 培养了一大批人才；同时国内本上企业也正在努力追赶 国际先进技术，如南通富士通，江阴长电等。
TSOP封装优点 TSOP封装优点
寄生参数小，因而适合高频的相关应用
操作方便
可靠性和成品率高
价格便宜
TSOP生产工艺 TSOP生产工艺
单芯片TSOP生产工艺流程比较简单，只需要经过一次 贴片、一次烘烤、一次引线键合就可以了，流程如图 所示：
贴片：用液态环氧 树脂胶水将芯片粘 贴在引线框架上
烘烤：让胶水凝固 以固定芯片
闪存封装方式
发展趋势
收到终端电子产品转向轻薄短小的趋势影响
发展历程
MCP
DIP
TSOP
FBGA
COB
TSOP封装 TSOP封装
TSOP (Thin Small Outline Package 薄型小尺寸封装) 在芯片的周围做出引脚，采用SMT技术（表面贴装技术） 直接附着在PCB板的表面。 TSOP最早被应用在制造笔记型计算机所用的名片大小模 块上。到了上个世纪80年代，TSOP出现，得到了业界广 泛的认可，时至今日仍旧是闪存封装的主流技术之一。
COB封装优点 COB封装优点
性能更优越，集成度更高
• 消除了芯片与应用电路板之间的链接管脚，消除了对引线键合连接 的要求，增加了输入/输出(I/O)的连接密度，产品性能更加可靠和稳 定。
体积更小
• 由于可以在PCB双面进行绑定贴装，所以减小了COB应用模块的体 PCB COB 积，扩大了COB模块的应用空间。
简化产品工艺流程
• COB板和应用板之间采用插针方便互连，免除了芯片需要植球、焊 接等加工过程的工艺
可靠性高
• 用户板的设计更加简单，只需要单层板就可实现，保证可靠性高
COB封装工艺流程 COB封装工艺流程
粘芯片
烘干
绑定打线
固化
点胶
前测
后测
PIPTM（ package） PIPTM（prodoct in package）专利技术
检测
引线键合
FBGA封装 FBGA封装
FBGA（Fine-Pitch Ball Grid Array）细间距球栅阵列 封装。 主要应用于计算机的内存、主机板芯片组等大规模集成 电路的封装领域，FBGA封装技术的特点在于虽然导线数 增多，但导线间距并不小，因而提升了组装良率，虽然 功率增加，但FBGA能够大幅改善电热性能，使重量减少， 信号传输顺利，提升了可靠性。
1896
1920
1987
百度文库
2006
闪存封装
闪存封装基本介绍
• 种类，市场，应用，发展历程，发展现状， 发展趋势
封装形式
• 结合实例TSOP、FGBA、COB（PIP）、 CMP
结论
闪存的封装方式
主流电子设备中的NAND Flash： TSOP、FBGA、MCP
• 主要应用于平板电脑、智能手机、固态硬盘
实例2 实例2
COB封装的microSD卡简单 内部构造图。 金线是各元件之间的连接 线，中央的PCB板上是晶元 Chip堆叠区域，一般来说卡 的容量取决于这个地区的晶 元Chip堆叠。这又取决于两 个因素：一是单颗晶元Chip 的容量；二是堆叠的层数。
9层堆叠技术示意图，顶层为控制ic 8层堆叠技术示意图