- Intel 386 işlemcisi, 1985'te ilk 32-bit x86 çipleri olarak piyasaya sürüldü
- Lumafield'in 3B CT taraması, seramik paketin içinde 6 katmanlı karmaşık kablolama ve neredeyse görünmez yan metal temas yolları olduğunu gösterdi
- Çipin stabilitesini artırmak için I/O ve mantık devresi için iki bağımsız güç ağı yapısı uygulanmıştır
- Üretim sırasında her pini altın kaplama ile kaplamak için dışarıyla bağlantılı küçük yan teller kullanılmıştır
- 386 paketinin karmaşıklığı, modern işlemci paketleriyle karşılaştırıldığında bile önemli bir teknik gelişme olarak değerlendirilir
386 İşlemci Seramik Paketinin İç Yapısının Analizi
386 İşlemciye Genel Bakış ve Dış Görünüm
- 1985'te Intel tarafından piyasaya sürülen 386 işlemcisi, x86 hattının ilk 32-bit çipidir
- Çip, 132 adet altın kaplı pinin aşağı doğru taşırdığı kare seramik pakette bulunur
- Görünüşü sade olsa da, içinde beklenmedik biçimde karmaşık bir yapı vardır
CT Tarama ile İç Yapının Keşfi
- Lumafield'de gerçekleştirilen 3B CT taraması, seramik paket içinde 6 katmanlı karmaşık kablolama katmanı olduğunu doğruladı
- Çip bölgesinde paketin yan yüzeyine bağlanan neredeyse görünmez metal teller gizlenmiştir
- Paket içinde I/O ve CPU mantık devresi için ayrı güç ve toprak ağı bulunur
Seramik Paket, Pad ve Tesisat
- 386 paketinde, die çevresinde 2 katmanlı (2-tier) metal temaslar yerleştirilmiştir
- Bond wire'ın çapı yaklaşık 35μm olup saç telinden daha incedir
- Die-pad-pin-anakart arasında sinyal ve güç, bond wire ile katmanlı biçimde bağlanır
- İç yapı, seramik malzemeden yapılan 6 katmanlı bir PCB'ye benzer
Seramik Üretimi ve Elektrot Yapısı
- Üretim, yapışkan karışımı içeren esnek bir seramik green sheet ile başlar; via-hole kesimi ve tel oluşumu gerçekleştirilir
- Birden fazla katman üst üste konarak yüksek sıcaklıkta sinterlenir ve sağlam bir yapı elde edilir
- Pinler ve iç kontaklar, altın kaplamadan sonra altın bond wire ile die'ye bağlanır, ardından metal kapağın lehimlenmesiyle tamamlanır
- Test ve etiketleme aşamalarından sonra sevk edilir
Kablolama Katmanları (Sinyal/ Güç) Yapısı
- Sinyal katmanı: Paketin kasa pedleri ile pinler metal izler tarafından bağlanır ve bond wire ile die'ye bağlanır
- Güç katmanı: Tek bir düz iletken yüzeyde (plane) çok sayıda via-hol ve pin via bulunur
- Güç ve sinyal katmanları arasında çeşitli via bağlantıları vardır ve bu da kablolamada katmanlı bir arayüz oluşturur
Kaplama için Yan Teller (Electroplating Contacts)
- Üretimde tüm pinleri katot haline getirip altın kaplama yapmak için, her pin paketin yan yüzeyine kadar uzanan küçük bir tel ile ayrı ayrı bağlanır
- Bu teller ancak paketin köşe kısmında zorlukla seçilebilir; CT taraması sayesinde iç bağlantı yapısı görsel olarak doğrulanabilir
Güç Ağı Yedekliliği
- 386'nın 20 Vcc ve 21 Vss pini sırasıyla +5V güç kaynağına ve toprağa bağlıdır
- I/O ve mantık devresinin besleme/ground ağları ayrılır ve böylece I/O çalışırken voltaj dalgalanması mantık devresine sızmaz
- Anakartta aynı güç kaynağı kullanılsa da, decoupling capacitorlar voltaj sıçramalarını bastırarak mantık devresi kararlılığını sağlar
No Connect (NC) Pinleri
- 386 paketinde 8 adet NC (not connected) pini bulunur
- Die üzerinde bağlantı pedleri olsa da bazılarında gerçekten bond wire yoktur
- Bu NC pedler test sürecinde iç sinyallere erişmek için kullanılabilir
- Bir NC pini gerçekten bağlıdır ve bu pin aracılığıyla nadir bir sinyal gözlemi yapılabilir
Die İçindeki Pad Pin Eşlemesi
- Geleneksel DIP yapısının aksine, pin grid array (PGA) için pin-pad eşlemesi net değildir
- CT verisi analiziyle die'nin her pad'i ile dış pinler arasındaki bağlantı ilişkileri izlenmiştir
- Bu bilgiler dış dünyaya neredeyse hiç yayımlanmamıştır
Intel Paketleme Tarihi ve Evrimi
- Erken dönem Intel işlemcileri, pin sayısı sınırları ve küçük paket boyutları nedeniyle performans kısıtlarına sahipti
- 386 ile birlikte 132 pinli seramik paket aracılığıyla ölçeklenebilirlik, performans ve termal performans iyileştirildi
- Bununla birlikte seramik paketin maliyeti die maliyetini geçince, daha ucuz ve yüksek hacimli üretimi daha kolay olan PQFP versiyonu da devreye alındı
- Günümüz işlemcilerinin bağlantı sayısı, 2049 adet BGA veya 7529 adet LGA gibi değerlerde çok daha yüksek seviyelere çıkmıştır
Sonuç
- 386 paketi yüzeyde basit görünse de, içinde elektrokaplama kontakları, 6 katmanlı kablolama ve çift güç ağı gibi oldukça karmaşık teknikler bulunmaktadır
- Modern işlemci paketlerinin içinde bunun ötesinde daha fazla gizli yapı ve teknik sırlar saklıdır
Henüz yorum yok.