什么是CPU的封装？CPU的接口主要有哪些种类？

CPU封装技术

所谓“CPU封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例，我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。

CPU封装对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。封装也可以说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，对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。

目前采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来，能起着密封和提高芯片电热性能的作用。由于现在处理器芯片的内频越来越高，功能越来越强，引脚数越来越多，封装的外形也不断在改变。封装时主要考虑的因素：

芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1:1

引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能

基于散热的要求，封装越薄越好

作为计算机的重要组成部分，CPU的性能直接影响计算机的整体性能。而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术，采用不同封装技术的CPU，在性能上存在较大差距。只有高品质的封装技术才能生产出完美的CPU产品。

CPU芯片的封装技术：

DIP封装

DIP封装（Dual In-line Package），也叫双列直插式封装技术，指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。DIP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。

DIP封装具有以下特点：

1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。

2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

最早的4004、8008、8086、8088等CPU都采用了DIP封装，通过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上。

QFP封装

这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术（Plastic Quad Flat Pockage），该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。该技术封装CPU时操作方便，可靠性高；而且其封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用；该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。

QFP封装

这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术（Plastic Quad Flat Pockage），该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。该技术封装CPU时操作方便，可靠性高；而且其封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用；该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。

PFP封装

该技术的英文全称为Plastic Flat Package，中文含义为塑料扁平组件式封装。用这种技术封装的芯片同样也必须采用SMD技术将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊盘。将芯片各脚对准相应的焊盘，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。该技术与上面的QFP技术基本相似，只是外观的封装形状不同而已。

PGA封装

该技术也叫插针网格阵列封装技术（Ceramic Pin Grid Arrau Package），由这种技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，根据管脚数目的多少，可以围成2～5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为了使得CPU能够更方便的安装和拆卸，从486芯片开始，出现了一种ZIF CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。该技术一般用于插拔操作比较频繁的场合之下。

BGA封装

BGA技术（Ball Grid Array Package）即球栅阵列封装技术。该技术的出现便成为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。但BGA封装占用基板的面积比较大。虽然该技术的I/O引脚数增多，但引脚之间的距离远大于QFP，从而提高了组装成品率。而且该技术采用了可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能。另外该技术的组装可用共面焊接，从而能大大提高封装的可靠性；并且由该技术实现的封装CPU信号传输延迟小，适应频率可以提高很大。

BGA封装具有以下特点：

1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率

2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能

3.信号传输延迟小，适应频率大大提高

4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高

目前较为常见的封装形式：

OPGA封装

OPGA（Organic pin grid Array，有机管脚阵列）。这种封装的基底使用的是玻璃纤维，类似印刷电路板上的材料。 此种封装方式可以降低阻抗和封装成本。OPGA封装拉近了外部电容和处理器内核的距离，可以更好地改善内核供电和过滤电流杂波。AMD公司的AthlonXP系列CPU大多使用此类封装。

mPGA封装

mPGA，微型PGA封装，目前只有AMD公司的Athlon 64和英特尔公司的Xeon（至强）系列CPU等少数产品所采用，而且多是些高端产品，是种先进的封装形式。

CPGA封装

CPGA也就是常说的陶瓷封装，全称为Ceramic PGA。主要在Thunderbird（雷鸟）核心和“Palomino”核心的Athlon处理器上采用。

FC-PGA封装

FC-PGA封装是反转芯片针脚栅格阵列的缩写，这种封装中有针脚插入插座。这些芯片被反转，以至片模或构成计算机芯片的处理器部分被暴露在处理器的上部。通过将片模暴露出来，使热量解决方案可直接用到片模上，这样就能实现更有效的芯片冷却。为了通过隔绝电源信号和接地信号来提高封装的性能，FC-PGA 处理器在处理器的底部的电容放置区域（处理器中心）安有离散电容和电阻。芯片底部的针脚是锯齿形排列的。此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。FC-PGA 封装用于奔腾 III 和英特尔 赛扬 处理器，它们都使用 370 针。

FC-PGA2封装

FC-PGA2 封装与 FC-PGA 封装类型很相似，除了这些处理器还具有集成式散热器 (IHS)。集成式散热器是在生产时直接安装到处理器片上的。由于 IHS 与片模有很好的热接触并且提供了更大的表面积以更好地发散热量，所以它显著地增加了热传导。FC-PGA2 封装用于奔腾 III 和英特尔赛扬处理器（370 针）和奔腾 4 处理器（478 针）。

OOI封装

OOI 是 OLGA 的简写。OLGA 代表了基板栅格阵列。OLGA 芯片也使用反转芯片设计，其中处理器朝下附在基体上，实现更好的信号完整性、更有效的散热和更低的自感应。OOI 有一个集成式导热器 (IHS)，能帮助散热器将热量传给正确安装的风扇散热器。OOI 用于奔腾 4 处理器，这些处理器有 423 针。

PPGA封装

“PPGA”的英文全称为“Plastic Pin Grid Array”，是塑针栅格阵列的缩写，这些处理器具有插入插座的针脚。为了提高热传导性，PPGA 在处理器的顶部使用了镀镍铜质散热器。芯片底部的针脚是锯齿形排列的。此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。

S.E.C.C.封装

“S.E.C.C.”是“Single Edge Contact Cartridge”缩写，是单边接触卡盒的缩写。为了与主板连接，处理器被插入一个插槽。它不使用针脚，而是使用“金手指”触点，处理器使用这些触点来传递信号。S.E.C.C. 被一个金属壳覆盖，这个壳覆盖了整个卡盒组件的顶端。卡盒的背面是一个热材料镀层，充当了散热器。S.E.C.C. 内部，大多数处理器有一个被称为基体的印刷电路板连接起处理器、二级高速缓存和总线终止电路。S.E.C.C. 封装用于有 242 个触点的英特尔奔腾II 处理器和有 330 个触点的奔腾II 至强和奔腾 III 至强处理器。

S.E.C.C.2 封装

S.E.C.C.2 封装与 S.E.C.C. 封装相似，除了S.E.C.C.2 使用更少的保护性包装并且不含有导热镀层。S.E.C.C.2 封装用于一些较晚版本的奔腾II 处理器和奔腾 III 处理器（242 触点）。

S.E.P.封装

“S.E.P.”是“Single Edge Processor”的缩写，是单边处理器的缩写。“S.E.P.”封装类似于“S.E.C.C.”或者“S.E.C.C.2”封装，也是采用单边插入到Slot插槽中，以金手指与插槽接触，但是它没有全包装外壳，底板电路从处理器底部是可见的。“S.E.P.”封装应用于早期的242根金手指的Intel Celeron 处理器。

PLGA封装

PLGA是Plastic Land Grid Array的缩写，即塑料焊盘栅格阵列封装。由于没有使用针脚，而是使用了细小的点式接口，所以PLGA封装明显比以前的FC-PGA2等封装具有更小的体积、更少的信号传输损失和更低的生产成本，可以有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。目前Intel公司Socket 775接口的CPU采用了此封装。

CuPGA封装

CuPGA是Lidded Ceramic Package Grid Array的缩写，即有盖陶瓷栅格阵列封装。其与普通陶瓷封装最大的区别是增加了一个顶盖，能提供更好的散热性能以及能保护CPU核心免受损坏。目前AMD64系列CPU采用了此封装。

在2012年之前的Unix小型机时代，企业级的大型数据库和大规模计算都是小型机独有的业务体系，因为这些海量的数据规模需要强大的计算性能来做支撑；

但是从2013开始的去IOE运动，让X86获得了替代Unix小型机的机会，而X86服务器在Intel和Linux发展的推动下，用超乎寻常的速度成

长起来了。大家熟悉的双路X86 Xeon E5

V3服务器也能提供36个计算核心，1.5TB内存，但是不要忘记X86的高端服务器一直都是4路以上的Xeon

E7平台，2015年5月份发布的Xeon E7

V3单颗处理器具有18个计算核心，而相应的8路服务器就能提供144个计算核心，同时内存支持容量达到了12TB……这样的恐怖计算实力和海量内存容

量,都让Unix小机传统的多路多核大内存的优势不复存在。

Linux的发展也让关键业务有了新的承载平台，比如Oracle自家就有了Oracle

Linux，用它来配合Oracle数据库自然是绝配。用Linux取代Unix已经成为诸多去IOE业务的首选操作系统，特别是4路以上的高端

X86+Linux，它们的组合，让企业关键业务进入了新的篇章。

如此强悍实力的多路X86服务器究竟是什么样的存在？看看企事录实验室给你带来联想System 3850 X6高端服务器的分解介绍。

什么是高端企业级X86服务器？计算性能强？亦或可靠性高？还是稳定性好？但是有一点是肯定的，它的身材都不小，有容乃大，没有壮实的身板，谈何可靠稳定的高性能呢。

别的先不说，先看看X6作为一款4U高度的机架式服务器，为用户提供了什么便利。

X6机箱有把手、有把手、有把手……重要的事情说3遍。

之前在企事录的机柜上也曾有过M品牌的4U高度服务器产品，为了把它安装在我们机柜里，我们想了N多种办法，最后还是无法应对M家服务器滑溜溜的身材，只好把之前安装在机柜最底部的几台2U服务器挪到了机柜上部，空出来底部的托架来安装这台滑不留手的4U服务器。

而联想system 3650

X6服务器虽然同样为4U高度的机架式服务器，同样需要3人以上才能安装到机柜，但是它竟然在机箱侧面提供了弹出式把手，方便从包装箱里取出，更方便安装

到机柜中。把手平常可以隐藏在机箱内，并不额外占用空间，如此细心的设计，让我们对X6充满了信任——这等小事都考虑的如此周全，那面对企业级应用的

RAS特性岂不更强？

这张X6结构图分解图确实有些长，最下面一排8个小盒子是X6前面板的散热风扇，8CM对转规格。风扇后是存储单元和四个系统板（也可以称为计算单元）。中间部分就是4U高度的机箱，把它称为笼子也许更合适。最远端的是3组扩展插槽，右侧两组支持热插拔。

换个横向的结构图，能够更清晰的看到每个部分，其中4路热交换电源在上一张图上被机箱笼子挡住了，在这张图上能更清晰的看到。机箱笼子基本上只提供了基础连接功能，所有的部件都是组件化设计的，而其中相当一部分是支持热插拔的。

熟悉小机的朋友应该看出来一些端倪了，联想system

3850 X6的设计思路和小机很像：比如它把一颗Xeon E7 V2

CPU和内存设计在一块计算模块上，4路独立，每个计算模块都有24根DIMM插槽，这样一台X6最多可以支持96根DIMM，单根64GB的DDR 3

DIMM可以让X6拥有最大6TB的内存容量。而4个独立的计算模块，也就是说能提供4颗Xeon E7 V2（或E7 V3）的计算能力。

从这张图上可以更清楚的看到system

3850 X6在机箱笼子前面都安排了什么组件。

前面8个独立的散热风扇，每两个一组，为计算模块提供强制风冷，注意，风扇上的红色拉手标记意味着这个是支持热插拔的。风扇后的4个计算组件上的拉手被标记为蓝色，这意味着这些部件不支持热插拔，而是一种便利维护的设计。

计算模块左侧是存储模块，同时还提供前端的VGA和USB 3.0接口。3850

X6的存储模块最多提供两组（每组4块2.5英寸）硬盘仓，通过一块12G SAS接口的MEGA

RAID阵列卡，为系统提供操作系统级的存储服务。对于这样级别的高端X86服务器，外置的SAN或者PCI-E的SSD才是合理的存储配置。

这张图能够清晰的看到X6的计算模块左右都有盖板，因为他提供的24根DIMM插槽是左右各12根的设计，这样的设计避免了DIMM插槽密度过高，影响散热效果。

这是3850 X6后部的扩展模块，中间的4块板砖一样的是4路900W热交换电源，分别由艾默生和台达提供。

右侧的是3组扩展模块，上面最大的是X6的基本扩展模块，包括各种I/O接口，IMM管理端口，4端口千兆网卡和两颗热插拔风扇模块，因为牵扯到太多底层的连接，这个模块不支持热插拔，但是提供免工具维护功能。

右侧下方的两组I/O扩展插槽均支持热插拔，它后面的扳手是红色的。其中下面的扩展模块我们另安装了一块PCI-E SSD作为X6平台的高性能存储设备。

在背面可以清楚的看到左侧两个扩展模块和两颗散热风扇的红色把手。在VGA端口左边是IMM网口，通过浏览器可以直接访问，并对服务器的各种基础配置进行监控和调整，同时也便于远程安装OS和各种软件。

X6作为高端X86服务器，提供4路到8路的各种丰富配置，京东报价从60000元起，依照不同的配置价格到数十万不等。但是从设计来看，X6的性能（支

持120个计算核心，6TB内存）和扩展能力已经让它远远的超出了传统X86服务器的范畴，在去IOE的风潮中，是替代小机作为大型数据库、内存型数据库

和企业关键业务的优秀服务器平台。

企事录在随后的系列测试报道中将向您揭示X6在面对传统Orcal数据、开源云计算平台等诸多U2L、云计算等高端企业应用领域中的实力。

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