DDR2與DDR

DDR2與DDR的區別   與DDR相比，DDR2最主要的改進是在內存模塊速度相同的情況下，可以提供相當于DDR內存兩倍的帶寬。這主要是通過在每個設備上高效率使用兩個DRAM核心來實現的。作為對比，在每個設備上DDR內存只能夠使用一個DRAM核心。技術上講，DDR2內存上仍然只有一個DRAM核心，但是它可以並行存取，在每次存取中處理4個數據而不是兩個數據.DDR2的針腳數量為240針，而DDR內存為184針；其次，DDR2內存的VDIMM電壓為1.8V，也和DDR內存的2.5V不同。 DDR2： DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（電子設備工程聯合委員會）進行開發的新生代內存技術標準，它與上一代DDR內存技術標準最大的不同就是，雖然同是採用了在時鐘的上升/下降延同時進行數據傳輸的基本方式，但DDR2內存卻擁有兩倍于上一代DDR內存預讀取能力（即：4bit數據讀預取）。換句話說，DDR2內存每個時鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數據，並且能夠以內部控制總線4倍的速度運行。 此外，由於DDR2標準規定所有DDR2內存均採用FBGA封裝形式，而不同于目前廣氾應用的TSOP/TSOP-II封裝形式，FBGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性，為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展曆程，從第一代應用到個人電腦的DDR200經過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術，第一代DDR的發展也走到了技術的極限，已經很難通過常規辦法提高內存的工作速度；隨著Intel最新處理器技術的發展，前端總線對內存帶寬的要求是越來越高，擁有更高更穩定運行頻率的DDR2內存將是大勢所趨。  DDR2與DDR的區別： 在瞭解DDR2內存諸多新技術前，先讓我們看一組DDR和DDR2技術對比的數據。  1、延遲問題： 從上表可以看出，在同等核心頻率下，DDR2的實際工作頻率是DDR的兩倍。這得益于DDR2內存擁有兩倍于標準DDR內存的4BIT預讀取能力。換句話說，雖然DDR2和DDR一樣，都採用了在時鐘的上升延和下降延同時進行數據傳輸的基本方式，但DDR2擁有兩倍于DDR的預讀取系統命令數據的能力。也就是說，在同樣100MHz的工作頻率下，DDR的實際頻率為200MHz，而DDR2則可以達到400MHz。 這樣也就出現了另一個問題：在同等工作頻率的DDR和DDR2內存中，後者的內存延時要慢于前者。舉例來說，DDR 200和DDR2-400具有相同的延遲，而後者具有高一倍的帶寬。實際上，DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬，它們都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作頻率是200MHz，而DDR2-400的核心工作頻率是100MHz，也就是說DDR2-400的延遲要高于DDR400。 2、封裝和發熱量： DDR2內存技術最大的突破點其實不在於用戶們所認為的兩倍于DDR的傳輸能力，而是在採用更低發熱量、更低功耗的情況下，DDR2可以獲得更快的頻率提升，突破標準DDR的400MHZ限制。 DDR內存通常採用TSOP芯片封裝形式，這種封裝形式可以很好的工作在200MHz上，當頻率更高時，它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容，這會影響它的穩定性和頻率提升的難度。這也就是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的原因。而DDR2內存均採用FBGA封裝形式。不同于目前廣氾應用的TSOP封裝形式，FBGA封裝提供了更好的電氣性能與散熱性，為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好的保障。 DDR2內存採用1.8V電壓，相對於DDR標準的2.5V，降低了不少，從而提供了明顯的更小的功耗與更小的發熱量，這一點的變化是意義重大的。 DDR2採用的新技術： 除了以上所說的區別外，DDR2還引入了三項新的技術，它們是OCD、ODT和Post CAS。 OCD（Off-Chip Driver）：也就是所謂的離線驅動調整，DDR II通過OCD可以提高信號的完整性。DDR II通過調整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的電阻值使兩者電壓相等。使用OCD通過減少DQ-DQS的傾斜來提高信號的完整性；通過控制電壓來提高信號品質。 ODT：ODT是內建核心的終結電阻器。我們知道使用DDR SDRAM的主板上面為了防止數據線終端反射信號需要大量的終結電阻。它大大增加了主板的製造成本。實際上，不同的內存模組對終結電路的要求是不一樣的，終結電阻的大小決定了數據線的信號比和反射率，終結電阻小則數據線信號反射低但是信噪比也較低；終結電阻高，則數據線的信噪比高，但是信號反射也會增加。因此主板上的終結電阻並不能非常好的匹配內存模組，還會在一定程度上影響信號品質。DDR2可以根據自已的特點內建合適的終結電阻，這樣可以保証最佳的信號波形。使用DDR2不但可以降低主板成本，還得到了最佳的信號品質，這是DDR不能比擬的。 Post CAS：它是為了提高DDR II內存的利用效率而設定的。在Post CAS操作中，CAS信號（讀寫/命令）能夠被插到RAS信號後面的一個時鐘週期，CAS命令可以在附加延遲（Additive Latency）後面保持有效。原來的tRCD（RAS到CAS和延遲）被AL（Additive Latency）所取代，AL可以在0，1，2，3，4中進行設置。由於CAS信號放在了RAS信號後面一個時鐘週期，因此ACT和CAS信號永遠也不會產生碰撞 。 總的來說，DDR2採用了諸多的新技術，改善了DDR的諸多不足，雖然它目前有成本高、延遲慢能諸多不足，但相信隨著技術的不斷提高和完善，這些問題終將得到解決

芯片封裝技術介紹：

我們經常聽說某某芯片採用什麼什麼的封裝方式，在我們的電腦中，存在著各種各樣不同處理芯片，那麼，它們又是是採用何種封裝形式呢？並且這些封裝形式又有什麼樣的技術特點以及優越性呢？那麼就請看看下面的這篇文章，將為你介紹箇中芯片封裝形式的特點和優點。

一、DIP雙列直插式封裝

DIP(DualIn－line Package)是指採用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數中小規模集成電路(IC)均採用這種封裝形式，其引腳數一般不超過100個。採用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結構的芯片插座上。當然，也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心，以免損坏引腳。

DIP封裝具有以下特點：

1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。
2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。
Intel系列CPU中8088就採用這種封裝形式，緩存(Cache)和早期的內存芯片也是這種封裝形式。

二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝

QFP（Plastic Quad Flat Package）封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規模或超大型集成電路都採用這種封裝形式，其引腳數一般在100個以上。用這種形式封裝的芯片必須採用SMD（表面安裝設備技術）將芯片與主板焊接起來。採用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將芯片各腳對準相應的焊點，即可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。

PFP（Plastic Flat Package）方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區別是QFP一般為正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是長方形。

QFP/PFP封裝具有以下特點：

1.適用於SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。
2.適合高頻使用。
3.操作方便，可靠性高。
4.芯片面積與封裝面積之間的比值較小。

Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板採用這種封裝形式。

三、PGA插針網格陣列封裝

PGA(Pin Grid Array Package)芯片封裝形式在芯片的內外有多個方陣形的插針，每個方陣形插針沿芯片的四週間隔一定距離排列。根據引腳數目的多少，可以圍成2-5圈。安裝時，將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸，從486芯片開始，出現一種名為ZIF的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。

ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起，CPU就可很容易、輕鬆地插入插座中。然後將扳手壓回原處，利用插座本身的特殊結構生成的擠壓力，將CPU的引腳與插座牢牢地接觸，絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起，則壓力解除，CPU芯片即可輕鬆取出。

PGA封裝具有以下特點：

1.插拔操作更方便，可靠性高。
2.可適應更高的頻率。

Intel系列CPU中，80486和Pentium、Pentium Pro均採用這種封裝形式。

四、BGA球柵陣列封裝

隨著集成電路技術的發展，對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關係到產品的功能性，當IC的頻率超過100MHz時，傳統封裝方式可能會產生所謂的“CrossTalk”現象，而且當IC的管腳數大於208 Pin時，傳統的封裝方式有其困難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現今大多數的高腳數芯片（如圖形芯片與芯片組等）皆轉而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。

BGA封裝技術又可詳分為五大類：

1.PBGA（Plasric BGA）基板：一般為2-4層有機材料構成的多層板。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV處理器均採用這種封裝形式。

2.CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常採用倒裝芯片（FlipChip，簡稱FC）的安裝方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro處理器均採用過這種封裝形式。

3.FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬質多層基板。

4.TBGA（TapeBGA）基板：基板為帶狀軟質的1-2層PCB電路板。

5.CDPBGA（Carity Down PBGA）基板：指封裝****有方型低陷的芯片區（又稱空腔區）。

BGA封裝具有以下特點：

1.I/O引腳數雖然增多，但引腳之間的距離遠大於QFP封裝方式，提高了成品率。
2.雖然BGA的功耗增加，但由於採用的是可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能。
3.信號傳輸延遲小，適應頻率大大提高。
4.組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。

BGA封裝方式經過十多年的發展已經進入實用化階段。1987年，日本西鐵城（Citizen）公司開始著手研製塑封球柵面陣列封裝的芯片（即BGA）。而後，摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發BGA的行列。1993年，摩托羅拉率先將BGA應用於移動電話。同年，康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應用。直到五六年前，Intel公司在電腦CPU中（即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等），以及芯片組（如i850）中開始使用BGA，這對BGA應用領域擴展發揮了推波助瀾的作用。目前，BGA已成為極其熱門的IC封裝技術，其全球市場規模在2000年為12億塊，預計2005年市場需求將比2000年有70%以上幅度的增長。

五、CSP芯片尺寸封裝

隨著全球電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮，封裝技術已進步到CSP(Chip Size Package)。它減小了芯片封裝外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大於芯片的1.2倍，IC面積只比晶粒（Die）大不超過1.4倍。

CSP封裝又可分為四類：

1.Lead Frame Type(傳統導線架形式)，代錶廠商有富士通、日立、Rohm、高士達（Goldstar）等等。
2.Rigid Interposer Type(硬質內插板型)，代錶廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。
3.Flexible Interposer Type(軟質內插板型)，其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也採用相同的原理。其他代錶廠商包括通用電氣（GE）和NEC。
4.Wafer Level Package(晶圓尺寸封裝)：有別於傳統的單一芯片封裝方式，WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片，它號稱是封裝技術的未來主流，已投入研發的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。

CSP封裝具有以下特點：

1.滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。
2.芯片面積與封裝面積之間的比值很小。
3.極大地縮短延遲時間。

CSP封裝適用於腳數少的IC，如內存條和便攜電子產品。未來則將大量應用在信息家電（IA）、數字電視（DTV）、電子書（E-Book）、無線網絡WLAN／GigabitEthemet、ADSL／手機芯片、藍芽（Bluetooth）等新興產品中。

六、MCM多芯片模塊

為解決單一芯片集成度低和功能不夠完善的問題，把多個高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多層互聯基板上用SMD技術組成多種多樣的電子模塊系統，從而出現MCM(Multi Chip Model)多芯片模塊系統。
MCM具有以下特點：

1.封裝延遲時間縮小，易於實現模塊高速化。
2.縮小整機/模塊的封裝尺寸和重量。
3.系統可靠性

由於CPU和其他超大型集成電路在不斷髮展，集成電路的封裝形式也不斷作出相應的調整變化，而封裝形式的進步又將反過來促進芯片技術向前發展。