华为硬件工程师培训

2024-05-22

华为硬件工程师培训(通用5篇)

篇1:华为硬件工程师培训

2013.9.17下午3:00,洪广大酒店3楼,就是在这里我的处女面献给了华为,作为找工开始的第一仗,对我来说有很大的意义,应该做个记录。我报的岗位是单板硬件工程师,华为还有一个更为叫做硬件开发工程师,其实这两个岗位大同小异,最终都是做硬件开发的。报单板硬件工程师只是觉得这个岗位的描述跟我更匹配一些。因为填的工作地点是武汉,所以这次面试我的部门是武研所的海思光模块。

今年华为的研发岗位的面试应该说是有3轮,第一轮为网络测评(也就是性格测试),第二轮是技术面,第三轮是综合面试(也就是BOSS面)。技术面主要就是你面试的岗位所需要的基本知识,当然自我介绍是少不了的,我相信大家已经把自我介绍背的滚瓜烂熟了吧。我面试的是海思光模块,海思光模块对模拟电路要求比较高,因此技术面的时候面试官主要问的模拟电路的基本知识,比如经常用到关于运放的电路有哪些,无非就是电压跟随,加法器,减法器,积分电路,微分电路等。还有就是三极管的问题,三极管有哪几种放大电路,他们特点各是什么。还有什么是负反馈以及负反馈电路有哪几种形式,开关电源有哪些种类,并画出一种电路出来。开关电源和LDO各有什么优缺点以及开关电源的的开关管如何选择。当然少不了要问你做过的项目,对自己做过的项目要滚瓜烂熟,尤其是一些同学把不是自己做的项目写在简历撑门面时一定要把这项目搞懂、搞熟,否则会搬起石头砸自己的脚。基本上技术面在半个小时左右吧。

技术面过后,如果你通过了面试官会让你到综合面试等候区等待,如果没通过就会让你直接回去了。我在综合面试等待区等了大概5分钟,就被叫去综面了。综合面试,顾名思义什么都可以拿来面试你,这个完全根据面试官的兴趣。有些面试官喜欢拉家常,就跟你谈谈你的家庭,人生,职业规划等等。有些面试官还是喜欢问技术,就又把你的项目经历问一遍,然后问问你对华为的看法,为什么选择某地,你的优缺点(一定要想好能够证明这些优缺点的例子),以及经历过的最大的挫折是什么等等,我遇到的面试官就是这种类型的。还有一点如果岗位比较偏模拟电路那你就要强调一下你做过的项目那些是涉及到模拟电路,同样如果报的岗位偏数字电路就要着重强调项目经验中关于数字电路的那部分。基本生综合面试也是半个小时。今年华为的面试流程有所删减,速度明显上去了,不会再出现往年那些早上八点去网上八点走的情况了。

就写这么多吧,祝明天面试的同学一帆风顺。

篇2:华为硬件工程师培训

硬件工程师培训教程

(二)第二节 计算机的体系结构

一台计算机由硬件和软件两大部分组成。硬件是组成计算机系统的物理实体,是看得见摸得着的部分。从大的方面来分,硬件包括CPU(Central Processing Unit ——中央处理器)、存储器和输入/输出设备几个部分。

CPU 负责指令的执行,存储器负责存放信息(类似大脑的记忆细胞),输入/输出设备则负责信息的采集与输出(类似人的眼睛和手)。具体设备如我们平常所见到的内存条、显卡、键盘、鼠标、显示器和机箱等。软件则是依赖于硬件执行的程序或程序的集合。这是看不见也摸不着的部分。

一、Von Neumann(冯.诺依曼)体系结构

Von Neumann 体系结构是以数学家John Von Neumann 的名字命名的,他在20 世纪40年代参与设计了第一台数字计算机ENIAC。Von Neumann 体系结构的特点如下:

·一台计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备5 大部分组成。

·采用存储程序工作原理,实现了自动连续运算。

存储程序工作原理即把计算过程描述为由许多条命令按一定顺序组成的程序,然后把程序和所需的数据一起输入计算机存储器中保存起来,工作时控制器执行程序,控制计算机自动连续进行运算。Von Neumann 体系结构存在的一个突出问题就是,外部数据存取速度和CPU 运算速度不平衡,不过可以通过在一个系统中使用多个CPU 或采用多进程技术等方法来解决。

二、CPU

CPU 是计算机的运算和控制中心,其作用类似人的大脑。不同的CPU 其内部结构不完全相同,一个典型的CPU 由运算器、寄存器和控制器组成。3 个部分相互协调便可以进行分析、判断和计算,并控制计算机各部分协调工作。最新的CPU 除包括这些基本功能外,还集成了高速Cache(缓存)等部件。

三、存储器

每台计算机都有3 个主要的数据存储部件:主存储器、高速寄存器和外部文件存储器。主存储器通常是划分为字(典型的是32 位或64 位)或字节(每字含4 或8 字节)的线性序列。高速寄存器通常是一个字长的位序列。一个寄存器的内容可能表示数据或主存储器中数据或下一条指令的地址。高速缓存通常位于主存储器和寄存器之间作为从主存储器存取数据的加速器。外部文件存储器包括磁盘、磁带或日益普及的CD-ROM 等,通常以记录划分,每个记录是位或字节的序列。

四、输入/输出(I/O)设备

输入设备类似人的眼睛、耳朵和鼻子,负责信息的采集,并提交给CPU 处理。具体产品如键盘、鼠标和扫描仪等。输出设备类似人的手,执行大脑(CPU)发出的指令,可完成一定的功能,输出计算机的运算结果。具体产品如打印机、显示器和音箱等。

五、总线

微型计算机的体系结构有一个最显著的特征是采用总线结构。总线就像一条公共通路,将所有的设备连接起来,达到相互通信的目的。与并行计算机(各部件间通过专用线路连接)相比,采用总线结构的微型计算机简化了设计、降低了成本、缩小了体积,但在同等配置条件下,性能有所下降。总线又分用于传输数据的数据总线(Data Bus)、传输地址信息的地址总线(Address Bus)和用于传输控制信号、时序信号和状态信息的控制总线(Control Bus)。

六、操作集

每台计算机都有一内部基本操作集与机器语言指令相对应。一个典型的操作集包括与内部数据类型相关的基本算术指令(即实数和整数加法、减法、乘法和除法等)、测试数据项性质(如是否为零,是正数或负数等)的指令、对数据项的某一部分进行存取和修改(如在一个字中存取一个字符,在一条指令中存取操作数的地址等)的指令、控制输入/输出设备的指令及顺序控制指令(如无条件跳转等)。

七、顺序控制

在机器语言程序中下一条要被执行的指令通常是由程序地址寄存器(也称为指令计数器)的内容确定

中国电脑救援中心的。为了将控制权转到程序某处,程序员可使用一些操作修改该寄存器的内容。解释器作为一部计算机操作的核心,每次执行的都是简单的循环算法。而对于每次循环,解释器都会从程序地址寄存器取得下一条指令的地址(并增量寄存器的值为下一条指令的地址),从存储器取得指定的指令,对指令进行解码,分解为操作码和一组操作数并取得操作数(如果必要的话),使用操作数作为参数调用指定的操作。基本操作可能修改内存和寄存器中的数据,和输入输出设备进行通讯,通过修改程序地址寄存器的内容改变程序的执行流程。在执行基本操作后,解释器将重复上述循环。

八、数据存取

除了操作码,每条机器指令还需要指定操作码所需的操作数。一般操作数可以被存放在主存储器或寄存器中。计算机必须包含一个指定和存取操作数的机制。同样道理,运算的结果必须被存放在某一地址。上述机制称为数据存取控制。一般的方式是,对每个存储器地址用一个整数标记,同时提供一个机制对于给定的地址存取该地址的内容(或将一个新值存入给定的地址)。同理,寄存器一般也采用一个简单的整数标明。

九、存储管理

设计电脑的一个原则是保证能方便地操作计算机包含的所有设备(如内存、CPU 和外部设备)。实现该原则的主要困难是CPU 每次操作的时间一般是以毫微秒计,而内存存取时间是微秒级。为了对速度进行平衡,需要采用不同的存取管理机制。如果仅在硬件中采用简单的存取管理机制,则在整个程序的执行过程中数据都被存放在内存中,每个时刻只有一个程序被运行。

尽管CPU 必须等待数据,但无需额外的硬件。为了平衡中央处理器速度和外部数据读取速率之间的矛盾,操作系统通常使用多进程技术,在等待读取数据的毫秒时间段内,计算机可运行另一个程序。为了允许多个程序在同一时刻能共存于内存中,可直接在硬件中使用页或动态程序分配机制。页算法对将来最有可能被使用的数据和程序做出预测并存取,只要数据和指令所在的页在主存中,程序就可以一直执行下去。如果出现了页错误(即正确的地址不在内存中),则通知操作系统从外部存储器读入相应的页。

另外,为了平衡主存和中央处理器间的速度差异,可使用缓存。缓存是位于主存和中央处理器间的一个较小的高速数据存储器,大小一般为1 ~256KB,包含中央处理器最近使用的数据和指令,当然也包括了将来最有可能被使用到的程序代码或数据。如果所需的数据恰在缓存中,则中央处理器就直接调用该缓存中的数据,被修改的数据在相对较慢的主存速率下被存至主存。如果指定的地址不在主存中,则读取包含该地址的一段数据块,这些相近地址中的数据有可能马上会被使用。使用32KB 缓存可达到95%的命中率(CPU 在缓存中找到所用数据的概率)。

十、操作环境

计算机的操作环境包括外围存储器和输入/输出设备。这些设备代表了计算机的外部世界,任何与计算机的通讯都必须通过操作环境进行。操作环境按照不同的存取速率分为不同类别,如高速存储器(外存)、中速存储器(磁盘和CD-ROM)、低速存储器(磁带)和输入输出设备(阅读器、打印机、数据通信线)等。值得指出的是,计算机硬件的组织通常都具有不同的形式。本章介绍的只是其中的“Von Neumann 体系结构”,当然还有其他的体系结构。

十一、计算机状态

从静态角度观察一台计算机,可以把它视为是由数据、操作和控制结构等组成的一个完整的系统。因此对计算机的了解还应包括对它的动态行为,即程序执行过程的了解。这个了解也就要包括其程序执行前不同存储器的内容、所执行的指令序列、程序执行过程中数据内容是如何被修改的及程序执行的最后结果是什么等。

描述计算机动态行为的一个简便方法是使用“计算机状态”。将计算机上程序的执行看成是计算机状态的一个变化序列,每个状态由程序执行过程中某一时刻的内存、寄存器和外部设备的内容确定。这些存储器的初始内容定义了计算机的初始状态,每一步程序的执行都是通过修改存储器的内容将当前的状态转换为一个新的状态,该过程称为状态转换。当程序执行结束后,最终状态定义就是这些存储器的内容。程序的执行可以看成是由计算机状态序列的转换,如果能预测状态的转换序列,就可以说理解了计算机的动态

行为。

第二章 CPU 的发展及相关产品技术

C P U(C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t),即中央处理单元,也称微处理器,是整个系统的核心,也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以

及输入输出的控制。因为C PU 是决定电脑性能的核心部件,人们就以它来判定电脑的档次,于是就

篇3:华为硬件工程师培训

近期, 华为在北京正式向中国市场发布了与哈曼卡顿联合设计的全新旗舰平板电脑——华为平板M3。与此同时, 由华为倾力打造的自有精品视频平台——华为视频也同步首发。

据悉, M3与哈曼卡顿的合作成为首要亮点。华为消费者业务移动宽带与家庭产品线总裁万飚表示, 平板电脑是消费者主要娱乐终端之一, 尤其在影音方面的需求更为突出, 而很多平板电脑却忽略了音质体验。“此次华为携手国际顶级音响品牌哈曼卡顿, 就是专门为消费者带来更加优质的音效, 追求更加极致的体验。”

华为不仅发布平板M3, 还发布了华为视频、华为阅读、华为游戏中心、华为应用市场四大本地化精品生态内容, 以硬件+内容的组合形式为国内消费者提供了“一站式”精品体验。

其中首次部署到M3平板电脑的华为视频, 是内容环节最大的亮点。华为视频目前已拥有超过1000多部精品好莱坞电影、国内大片及电视剧, 并且片源数量还在不断增加中。另外, 华为视频还专门设立了2K/4K影视专区。

不过与爱奇艺、优酷不同, 华为视频只配合和安装在华为各类终端, 目的是给用户更好的硬件和内容体验。华为消费者业务云服务部总裁苏杰表示, 华为聚焦终端销售, 不会涉足内容生产环节, 也不会购买内容版权进行内容分发。华为已拥有大量终端用户, 希望可以借此为用户提供健康、优质内容。

篇4:华为硬件工程师培训

任务1 极速抓拍真能让你不错过精彩瞬间?

“急速抓拍”是指在黑屏状态下按下相应按键即可瞬间启动相机实现抓拍,目前市面上有很多手机都号称支持“急速抓拍”,但受手机硬件限制,效果都差强人意。华为Mate7极速抓拍能否超越其他手机呢?

手机达师解读

很多手机都采用双击物理键的形式实现快拍盲拍操作,有的手机为了保证抓拍效果,还会通过多张合成为一张照片的方式。华为Mate 7还支持背部指纹拍摄,也抓拍提供了便利。

极速抓拍下的画面表现

1 手机设置

进入相机设置,将“锁屏状态下双击音量下键”设置为启动相机并拍照即可。锁屏时双击音量下键即可实现拍照功能,拍照后会显示极速抓拍的用时。也可以选择双击音量下键仅启动相机。

2 还原拍摄现场

第一组测试双击音量下键拍摄,记录抓拍从启动到拍照的所用的时间,测试平均时间约为1.5秒。第二组测试模拟日常使用情况,将手机从口袋里拿出到完成抓拍所用的时间,每组测试三次取平均值。

测试结果

平均4.6秒画质不理想

由于第二组测试才是日常生活中我们经常会遇到的拍摄状况,所以做为测试的重点。而第一组仅做为对比参考,从画面中可以看出,为了保证抓拍速度而牺牲了画质。第二组是处于手机运动中抓拍,很难达到理想的画质。

任务2 连拍优选能否—键解决手机连拍难题?

手机连拍受硬件的限制,很多时候无法达到凝固瞬间的效果。和其他手机动辄连拍100张相比,华为Mate 7推出了连拍优选功能,—次连拍10张,从中选出一张最好的保存。

连拍优选能否定格瞬间画面?

还原拍摄现场

我们选择了在广场拍鸽子,开启连拍优选后,拍摄时只需按下快门键,就会自动拍摄10张并选出1张最好的照片,你也可以手动选择。最后通过放大分析鸽子的清晰程度来判别连拍效果。从照片参数上看,连拍优选时快门速度可以达到1/898秒。

测试结果

80%的鸽子都是清晰的测试前其实我们对结果并不是很看好,毕竟华为Mate 7只是一款手机,用单反相机的标准来测试一定会有好结果。但实际上连拍的成像让我们非常吃惊,画面里的鸽子大部分都是清晰的,这点非常难得。

任务3 硬件HDR让手机也能拍大光比照片?

以往手机上的HDR效果,基本上都是靠软件合成出来的。相机会拍摄一张过曝的照片,一张欠曝的照片,一张曝光正常,然后把三张合成在一起。而华为Mate 7号称的硬件HDR又有什么过人之处呢?

手机达师解读

由于手机感光元件的动态范围有限,在实际拍照时,如果现场光比特别强烈,若按强光确定曝光,弱光处就一片死黑,看不到层次了;若按弱光处确定曝光,强光处就一片死白。而HDR功能就是通过机器内部处理,压制强光部分不至于过曝,提升弱光部分使之有一定层次。之前软件合成的HDR照片需要成像的时间比普通照片所需时间要长,而硬件HDR是不需要软件合成的。

硬件HDR处理速度有多快?

华为Mate 7号称在硬件层面上实现了HDR功能,摆脱了以往的HDR需要三张照片软件合成、合成效率不高的弊病,那硬件HDR的处理速度究竟有多快?

1 手机设置

打开相机设置菜单,可以看到华为Mate 7支持美肤功能,全景相机功能,支持HDR模式、有声照片、高速连拍以及添加水印等,在这里我们主要测试HDR功能。

2 还原现场

测试时选了大光比的场景,夕阳下的海边。采用手持拍摄。海边主要对比HDR关闭和开启后的效果。

测试结果

硬件HDR效果过渡自然

软件HDR在多张合成时进行了一定程度的对比度调节,锐化和饱和度的提升,实际上这是比较生硬地还原照片中的环境细节,而硬件HDR效果则没有那么夸张,过渡也比较自然。

1秒即可完成HDR拍摄

硬件HDR由于可以精确地单独控制每一行像素的曝光时间,从而在传感器层面上就实现原生的高动态范围渲染。从测试结果上看,要比Phone 6 Plus的2.6秒处理速度快很多。

华为Mate 7手机解读

篇5:硬件工程师培训教程(五)

硬件工程师培训教程

(五)第二节 CPU 的制造工艺

CPU 从诞生至今已经走过了20 余年的发展历程,C PU 的制造工艺和制造技术也有了长足的进步和发展。在介绍C PU 的制造过程之前,有必要先单独地介绍一下C PU 处理器的构造。

从外表观察,C PU 其实就是一块矩形固状物体,通过密密麻麻的众多管脚与主板相连。不过,此时用户看到的不过是C PU 的外壳,用专业术语讲也就是C PU 的封装。

而在CPU 的内部,其核心则是一片大小通常不到1/4 英寸的薄薄的硅晶片(英文名称为D ie,也就是核心的意思,P Ⅲ C o p p e r m i ne 和Duron 等C PU 中部的突起部分就是Die)。可别小瞧了这块面积不大的硅片,在它上面密不透风地布满了数以百万计的晶体管。这些晶体管的作用就好像是我们大脑上的神经元,相互配合协调,以此来完成各种复杂的运算和操作。

硅之所以能够成为生产CPU核心的重要半导体素材,最主要的原因就是其分布的广泛性且价格便宜。此外,硅还可以形成品质极佳的大块晶体,通过切割得到直径8 英寸甚至更大而厚度不足1 毫 米的圆形薄片,也就是我们平常讲的晶片(也叫晶圆)。一块这样的晶片可以切割成许多小片,其中 的每一个小片也就是一块单独C PU 的核心。当然,在执行这样的切割之前,我们也还有许多处理工 作要做。

Intel 公司当年发布的4004 微处理器不过2300 个晶体管,而目前P Ⅲ铜矿处理器所包含的晶体管 已超过了2000 万个,集成度提高了上万倍,而用户却不难发现单个CPU 的核心硅片面积丝毫没有增 大,甚至越变越小,这是设计者不断改进制造工艺的结果。

除了制造材料外,线宽也是CPU 结构中的重要一环。线宽即是指芯片上的最基本功能单元门电路 的宽度,因为实际上门电路之间连线的宽度同门电路的宽度相同,所以线宽可以描述制造工艺。缩 小线宽意味着晶体管可以做得更小、更密集,可以降低芯片功耗,系统更稳定,C PU 得以运行在更 高的频率下,而且可使用更小的晶圆,于是成本也就随之降低。

随着线宽的不断降低,以往芯片内部使用的铝连线的导电性能已逐渐满足不了要求,未来的处理器将采用导电特性更好的铜连线。AMD 公司在其面向高端的Athlon 系列Thunderbird(雷鸟)处理器 的高频率版本中已经开始采用铜连线技术。这样复杂的构造,大家自然也就会更关心“CPU 究竟是 怎么做出来的呢”。客观地讲,最初的C PU 制造工艺比较粗糙,直到晶体管的产生与应用。众所 周知,C PU 中最重要的元件就属晶体管了。晶体管就像一个开关,而这两种最简单的“开和关” 的选择对应于电脑而言,也就是我们常常挂在嘴边的“0 和1 ”。明白了这个道理,就让我们来看 看C PU 是如何制造的。

一、C P U 的制造

1.切割晶圆

所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,并将其划 分成多个细小的区域,每个区域都将成为一个C PU 的内核(D i e)。

2.影印(P h o t o l i t h o g r a p hy)

在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(Photoresist)物质,紫外线通过印制着CPU 复 杂电路结构图样的模板照射硅基片,被紫外线照射的地方光阻物质溶解。

3.蚀刻(E t c h i n g)

用溶剂将被紫外线照射过的光阻物清除,然后再采用化学处理方式,把没有覆盖光阻物质部分 的硅氧化物层蚀刻掉。然后把所有光阻物质清除,就得到了有沟槽的硅基片。

4.分层

为加工新的一层电路,再次生长硅氧化物,然后沉积一层多晶硅,涂敷光阻物质,重复影印、蚀刻过程,得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。

5.离子注入(I o n I m p l a n t a t i o n)

通过离子轰击,使得暴露的硅基片局部掺杂,从而改变这些区域的导电状态,形成门电路。接下来的步骤就是不断重复以上的过程。一个完整的C PU 内核包含大约20 层,层间留出窗口,填充金属以保持各层间电路的连接。完成最后的测试工作后,切割硅片成单个CPU 核心并进行封装,一个C PU 便制造出来

中国电脑救援中心网址:http://

了。

另外,除了上述制造步骤外,生产C PU 的环境也十分重要,超洁净空间是C PU 制造的先决条 件。如果拿微处理器制造工厂中生产芯片的超净化室与医院内的手术室比较的话,相信后者也是 望尘莫及。作为一级的生产芯片超净化室,其每平方英尺只允许有一粒灰尘,而且每间超净化室 里的空气平均每分钟就要彻底更换一次。空气从天花板压入,从地板吸出。净化室内部的气压稍 高于外部气压。这样,如果净化室中出现裂缝,那么内部的洁净空气也会通过裂缝溜走,以此 来防止受污染的空气流入。同时,在处理器芯片制造工厂里,I n t el 公司的上千名员工都身穿一 种特殊材料制造的“兔装”工作服。这种“兔装”工作服其实也是防尘的手段之一,它是由一 种极其特殊的非棉绒、抗静电纤维制成,可以避免灰尘、脏物或其他污染源损坏生产过程中的计 算机芯片。兔装可以穿着在普通衣服的外面,但必须经过含有54 个单独步骤的严格着装检验程

序,而且当着装者每次进入和离开超净化室时都必须重复这个程序。

二、C P U 的封装

自从I n t el 公司1971 年设计制造出4 位微处理器芯片以来,在20 多年里,CPU 从Intel 4004、0 2 86、8 0 3 86、8 0 4 86 发展到P e n t i um、P Ⅱ、P Ⅲ、P4,从4 位、8 位、16 位、32 位发展到 64 位;主频从MHz 发展到今天的GHz;CPU 芯片里集成的晶体管数由2000 多个跃升到千万以上;半导体制 造技术的规模由S SI、MSI、LSI、V L S I(超大规模集成电路)达到U L SI。封装的输入/输出(I /O)引 脚从几十根,逐渐增加到几百根,甚至可能达到2 0 00 根。这一切真是一个翻天覆地的变化。对于

CPU,读者已经很熟悉了,2 86、3 86、486、P e n t i um、P Ⅱ、C e l e r on、K6、K 6-2、A t h l on …… 相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到C PU 和其他大规模集成电路的封装,知道的人未必很 多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片 和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接 到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU 和其他LSI(Large Scale Integration)集成电路都起着重要的作用,新一代C PU 的出现常常伴随着 新的封装形式的使用。

芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从D IP、Q FP、P GA、B GA 到C SP 再到M CM,技术指标

一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越 来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。下面将对具体的封装形式作详细说明。.D IP 封装世纪70 年代流行的是双列直插封装,简称DIP(Dual In-line Package)。D IP 封装结构具有 以下特点:

(1)适合PCB(印刷电路板)的穿孔安装;

(2)比TO 型封装易于对PCB 布线;

(3)操作方便。

D IP 封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含 玻璃陶瓷封接式,塑料包封结构式,陶瓷低熔玻璃封装式)等。

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1 越 好。以采用40 根I/O 引脚塑料双列直插式封装(P D I P)的CPU 为例,其芯片面积/封装面积=(3 × 3)/(1 5.24 ×5 0)=1 :86,离1 相差很远。不难看出,这种封装尺寸远比芯片大,说明封装效率 很低,占去了很多有效安装面积。I n t el 公司早期的C PU,如8 0 86、8 0 2 86,都采用P D IP 封装(塑料双列直插)。

2.载体封装世纪80 年代出现了芯片载体封装,其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封装

SOP(Small Outline

Package)、塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package)。

以0.5 mm 焊区中心距、208 根I/O 引脚QFP 封装的CPU 为例,如果外形尺寸为2 8 mm ×2 8 mm,芯 片尺寸为1 0 mm ×1 0 mm,则芯片面积/封装面积=(10 ×1 0)/(28 ×28)=1:7.8,由此可见Q FP 封装比 DIP 封装的尺寸大大减小。Q FP 的特点是:

(1)用SMT 表面安装技术在PCB 上安装布线;

(2)封装外形尺寸小,寄生参数减小,适合高频应用;

(3)操作方便;

(4)可靠性高。

Intel 公司的8 0 3 86 处理器就采用塑料四边引出扁平封装(P Q F P)。.B GA 封装世纪90 年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用,LSI、V L SI、U L SI 相继出现,芯片集成度不断提高,I /O 引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装的 要求也更加严格。为满足发展的需要,在原有封装方式的基础上,又增添了新的方式——球栅 阵列封装,简称

B G A(B a l l G r i d A r r a y P a c k a g e)。BGA 一出现便成为C PU、南北桥等V L SI 芯 片的最佳选择。其特点有:

(1)I /O 引脚数虽然增多,但引脚间距远大于QFP,从而提高了组装成品率;

(2)虽然它的功耗增加,但BGA 能用可控塌陷芯片法焊接,简称C4 焊接,从而可以改善它的电热 性能;

(3)厚度比QFP 减少1/2 以上,重量减轻3 /4 以上;

(4)寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;

(5)组装可用共面焊接,可靠性高;

(6)B GA 封装仍与Q FP、P GA 一样,占用基板面积过大。

Intel 公司对集成度很高(单芯片里达3 00 万只以上晶体管)、功耗很大的CPU 芯片,如P e n t i um、P e n t i u m P ro、P e n t i u m Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装(C P G A)和陶瓷球栅阵列封装(CBGA),并在外壳上 安装微型排风扇散热,从而使C PU 能稳定可靠地工作。

4.面向未来的封装技术

B GA 封装比Q FP 先进,更比P GA 好,但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。

T e s s e ra 公司在BGA 基础上做了改进,研制出另一种称为μBGA 的封装技术,按0.5 mm 焊区中心 距,芯片面积/封装面积的比为1 :4,比B GA 前进了一大步。

1994 年9 月,日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1.1 的封装结构,其封装外形尺寸只 比裸芯片大一点点。也就是说,单个IC 芯片有多大,封装尺寸就有多大,从而诞生了一种新的封装 形式,命名为芯片尺寸封装,简称CSP(Chip Size Package 或Chip Scale Package)。CSP 封装具有以 下特点:

(1)满足了LSI 芯片引出脚不断增加的需要;

(2)解决了IC 裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题;

(3)封装面积缩小到BGA 的1 /4 甚至1 /10,延迟时间大大缩小。

曾有人想,当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时,能否将高集成度、高性能、高可靠 的CSP 芯片(用LSI 或IC)和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装技术(SMT)组 装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM(Multi Chip Model)。

它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。M CM 的特点有:

(1)封装延迟时间缩小,易于实现组件高速化;

(2)缩小整机/组件封装尺寸和重量,一般体积减小1 /4,重量减轻1 /3;

(3)可靠性大大提高。

随着LSI 设计技术和工艺的进步及深亚微米技术和微细化缩小芯片尺寸等技术的使用,人们产生 了将

多个LSI 芯片组装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM 产品的想法。进一步又产生另一种想法: 把多种芯片的电路集成在一个大圆片上,从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(w a f erlevel)封装的变革,由此引出系统级芯片S O C(S y s t e m O n C h i p)和电脑级芯片P C O C(P C O n C h i p)。

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