Интегралдық схемалар үшін беттік монтаждау қаптамасы: Land Grid Array (LGA)

Кіріспе

Интегралды схемаларға арналған беткі монтаждау түрі. Жерлік желілік массив (LGA) – интегралды схемаларға (ИС) арналған беткі монтаждаудың бір түрі, ерекшелігі – тіректер интегралды схемада емес, сокетте (сокет қолданылған жағдайда) орналасқандығы, бұл шынайы желілік массив (PGA) деп аталады. LGA баспалы схема тақтасына (PCB) сокет арқылы немесе тікелей тақтаға лездеу арқылы электрлік жағынан қосылуы мүмкін.

Сипаттама

Land grid array – бұл пакеттің төменгі жағында орналасқан «land» деп аталатын контакттер желісі бар қаптама технологиясы. Контакттер басылымды тізбек тақтасындағы (PCB) контакттер желісіне қосылады. Желінің барлық қатарлары мен бағандары міндетті түрде қолданылмайды. Контакттерді LGA ұясын немесе қосымша пастаны пайдалану арқылы жасауға болады. Қолданыстағы тор элементтері мысалы, дөңгелек, үшбұрышты немесе басқа көпбұрышты пішіндер болуы мүмкін, тіпті әртүрлі өлшемдерге ие болуы да мүмкін. Торлар кейде бал ұясы сияқты көрінеді. Дизайн көбінесе толеранстылықтарға қарамастан контактінің сенімділігі, көршілес контакттерге электрлік арақашықтық және қарсы жазбалы контакттердің ең қолайлы пішіндерін қамтамасыз ету үшін, соның ішінде олардың, мысалы, артқы тақта PCB-ге электрлік қосылысын жасау үшін оңтайландырылады. LGA қаптамасы шарлы тор массиві (BGA) және штырлы тор массиві (PGA) қаптамаларымен байланысты. Штырлы тор массивінен айырмашылығы, land grid array пакеттері ұяға орнатуға немесе беттік монтаж технологиясын қолдану арқылы тікелей қосымшалауға арналған. PGA пакеттерін беттік монтаж технологиясын қолдану арқылы қосымшалауға болмайды. BGA-дан айырмашылығы, ұясыз конфигурациядағы land grid array пакеттерінде шарлар болмайды және PCB-ге тікелей қосымшаланатын жалпақ контакттерді пайдаланады. BGA пакеттерінде IC мен PCB арасындағы контакттер ретінде шарлар болады. Шақтар әдетте IC-нің төменгі жағына бекітіледі.

Микропроцессорларда қолдану

LGA Intel Pentium, Intel Xeon, Intel Core және AMD Opteron, Threadripper, Epyc және жаңа Ryzen отбасыларының микропроцессорлары үшін физикалық интерфейс ретінде қолданылады. Ескі AMD және Intel процессорларында кездесетін пин тор массивінен (PGA) айырмашылығы, чипте пиндер жоқ; пиндер орнына негізгі платадағы микропроцессордың қосылысындағы шығыңқы пиндерге жанасатын жалаңаш алтынмен қапталған мыс жапсырмалары бар. PGA процессорларымен салыстырғанда, LGA чиптің орнату алдында немесе орнату кезінде зақымдану ықтималдығын азайтады, өйткені кездейсоқ бүгілуі мүмкін пиндер жоқ. Пиндерді негізгі платаға көшіру арқасында, сокеттің физикалық түрде пиндерді зақымданудан қорғауға болатын конструкциясын жасау мүмкін, ал орнату кезінде зақымданудан туындаған шығындарды азайтуға болады, себебі негізгі платалар процессорлардан әлдеқайда арзан. LGA сокеттері 1996 жылы MIPS R10000, HP PA 8000 және Sun UltraSPARC II процессорларында қолданылған болса да, интерфейс Intel өз LGA платформасын енгізгенге дейін кеңінен қолданылмады, 2004 жылы Pentium 4 (Prescott) 5x0 және 6x0 тізбектерімен басталды. Барлық Pentium D және Core 2 үстел процессорлары LGA 775 сокетін қолданады. 2006 жылдың 1-тоқсанынан бастап Intel Xeon серверлік платформасын LGA-ға ауыстырды, 5000 сериялы модельдерден басталды. AMD өзінің серверлік LGA платформасын 2000 сериялы Opteron-мен 2006 жылдың екінші тоқсанында таныстырды. AMD Athlon 64 FX сериясын 1207FX сокетінде ASUS L1N64 SLI WS негізгі платалары арқылы ұсынды. Бұл сол кезде AMD ұсынған жалғыз үстелдік LGA шешімі болды, 2022 жылы Socket AM5 шығарылғанға дейін. Ең соңғы Intel үстел LGA сокеті LGA 1700 (Socket H5) деп аталады, ол Intel-дің Alder Lake сериясындағы Core i3, i5 және i7 отбасыларымен, сондай-ақ олардың төменгі ұшы Pentium және Celeron отбасыларымен қолданылады. Олардың Skylake X Core i7 және Core i9 отбасылары LGA 2066 сокетін пайдаланады. LGA орнату жоғары пин тығыздығын қамтамасыз етеді, бұл көбірек қуатты байланыс жасауға және осылайша чипке тұрақты қуат беруге мүмкіндік береді. AMD өзінің алғашқы тұтынушы LGA сокетін, Socket TR4 (LGA 4094) деп аталатын Ryzen Threadripper процессорлары үшін жоғары деңгейдегі үстел платформасын ұсынды. Бұл сокет олардың Epyc серверлік CPU-лары үшін Socket SP3-мен физикалық жағынан бірдей, бірақ SP3 CPU-лары үстел X399 чипсеттерімен үйлесімсіз және керісінше. Бұрынғы AMD серверінің LGA сокеті Socket G34 (LGA 1944) деп аталды. Intel сияқты AMD де LGA сокеттерін жоғары пин тығыздықтары үшін пайдалануға шешім қабылдады, өйткені 1944 пинді PGA көпшілік аналық тақталар үшін тым үлкен болады.

LGA is used as a physical interface for microprocessors of the Intel Pentium, Intel Xeon, Intel Core and AMD Opteron, Threadripper, Epyc, and newer Ryzen families. Unlike the pin grid array (PGA) interface found on older AMD and Intel processors, there are no pins on the chip; in place of the pins are pads of bare gold plated copper that touch protruding pins on the microprocessor's connector on the motherboard. Compared to PGA CPUs, LGA reduces the likelihood of the chip being damaged either before or during installation as there are no pins that can be accidentally bent. By transferring the pins to the motherboard, it is possible to design the socket to physically shield the pins from damage, and the costs of installation damage can be mitigated as motherboards tend to be significantly cheaper than CPUs. While LGA sockets have been in use as early as 1996 by the MIPS R10000, HP PA 8000, and Sun UltraSPARC II processors, the interface did not gain mainstream use until Intel introduced their LGA platform, starting with the 5x0 and 6x0 sequence Pentium 4 (Prescott) in 2004. All Pentium D and Core 2 desktop processors use LGA 775 socket. As of Q1 2006, Intel switched the Xeon server platform to LGA, starting with the 5000 series models. AMD introduced their server LGA platform starting with the 2000 series Opteron in Q2 2006. AMD offered the Athlon 64 FX series on socket 1207FX through ASUS's L1N64 SLI WS motherboards. It was the only desktop LGA solution offered by AMD at the time until the release of Socket AM5 in 2022. The most recent Intel desktop LGA socket is dubbed LGA 1700 (Socket H5), which is used with Intel's Alder Lake series Core i3, i5, and i7 families, as well as their lower end Pentium and Celeron families. Their Skylake X Core i7 and Core i9 families use the LGA 2066 socket. The LGA setup provides higher pin densities, allowing more power contacts and thus a more stable power supply to the chip. AMD introduced its first consumer LGA socket, called Socket TR4 (LGA 4094) for its high end desktop platform Ryzen Threadripper processors. This socket is physically identical to their Socket SP3 for their Epyc server CPUs even though SP3 CPUs are not compatible with the desktop X399 chipset and vice versa. The previous AMD server LGA socket was designated Socket G34 (LGA 1944). Like Intel, AMD decided to use LGA sockets for their higher pin densities, as a 1944 pin PGA would simply be too large for most motherboards.