芯片接口的選擇

在芯片從簡單到復雜的發(fā)展過程中，接口也是越來越復雜的，早期的接口在現(xiàn)代設(shè)備上已經(jīng)被徹底淘汰，我們就從當前電腦上還可以看到的最“原始”方式開始盤點吧。DIP（Dual In-line Package，雙列直插封裝）芯片的兩側(cè)有兩排平行的金屬引腳，其特點是簡單、方便，可以焊接在印刷電路板電鍍的貫穿孔中，也可以插入在DIP插座上，便于插拔（圖1），相信很多朋友在學習基礎(chǔ)的硬件知識、維修課程時就使用過這種芯片，一些早期顯卡的顯存也采用這種設(shè)計，能夠自行升級。

DIP技術(shù)的芯片/封裝面積比很小（圖2），因此整體面積和厚度都比較大，引腳一般不超過100個，且可靠性較差，總之是不適合當今的高性能芯片。只在一些功能較少、不追求性能的芯片，比如存儲BIOS信息的芯片上偶爾能看到。

QFP（Quad Flat Package，方塊平面封裝）可以看作是DIP的發(fā)展型，但它的芯片/ 封裝比例更大，因此體積更小，且四邊引腳設(shè)計的使其可用觸點的數(shù)量更多，如今還有很多芯片采用這一模式（圖3）。由于它的使用時間長、范圍大，出現(xiàn)了很多不同的標準，例如BQFP（Quad Flat Packagewith Bumper）就是四角設(shè)置突起（緩沖墊）以防止在運送過程中引腳發(fā)生彎曲變形（圖4）、PQFP其實就是使用了塑料（Plastic）封裝外殼，甚至還有根據(jù)厚度分為QFP（2.0mm～3.6mm）、LQFP（1.4mm）和TQFP（1.0mm）的。很多只有兩側(cè)引腳的小型芯片也是采用QFP封裝（圖5）而不是DIP封裝，不使用四面引腳只是因為確實不需要很多引腳而已。

BGA（Ball Grid Array，球狀引腳柵格陣列）大概是當前電腦中最常見的封裝接口模式了，從內(nèi)存、顯存顆粒到主板芯片、移動CPU（圖6），高速、高集成度芯片大都采用這種接口。顧名思義，它的底部有很多球狀觸點。其優(yōu)勢是芯片/封裝比特別好、可以做得很輕薄，其實還有一點很重要，就是極小的觸點距離使其可以布置更多的連接點，與板卡的緊密貼合則大幅降低了引腳長度造成的信號延遲，這都天然適合現(xiàn)在的高速芯片。

它也有個比較麻煩的問題，就是觸點與板卡其實是焊接在一起的，而且焊點位于芯片和主板間，不能直接看到，所以需要使用比較專業(yè)的設(shè)備才能拆裝（圖7），維修、升級都比較困難。

從上文可以看到，所謂的不同接口，其實主要對應著封裝模式的改變。那么，在同種封裝下，為什么又分出了那么多種數(shù)量與排布不同的接口呢？這就要從其用途說起了。以能力最全面，通常也是功耗最大的CPU為例，看看某個型號的針腳定義，會發(fā)現(xiàn)USB、內(nèi)存、視頻輸出等，但最多的還是VSS、VDD、VCC等供電相關(guān)用途（圖8），它就是很多芯片升級接口的第一動力。以AMD服務(wù)器CPU為例，在同樣的封裝模式（LGA）下，其接口的觸點數(shù)量幾乎是和功耗同步、成比例增加的（圖9）。

圖中的SP6是專門的低功耗接口，并非同系列處理器

對于功能不斷增加的GPU、CPU等芯片來說，一些新功能也會占據(jù)新的針腳位，例如新的C PU在支持DDR5內(nèi)存、PCIe 5.0的同時沒有放棄DDR4內(nèi)存和PCIe3.0/4.0，就需要為這些新的數(shù)據(jù)標準和通道增加新的觸點了。