TinyBGA : Explications

Comme nous l'avons vu dans le chapitre précédent, la technologie TinyBGA regroupe les avantages des composants CSP et d'un contact par matrice, le BGA (Ball Grid Array). Le BGA est une technique utilisée depuis maintenant quelques années et qui est très employées dans le monde des chipsets ou des chips graphiques. Au niveau de la mémoire, le BGA n'est utilisé que depuis peu de temps, cette technologie a fait son apparition avec les chips RDRAM. Seul Kingmax propose aujourd'hui des chips BGA pour la SDRAM et la DDR-SDRAM. Voyons un exemple de chips Samsung RDRAM exploitant le BGA comme mode de connections avec le PCB :

Comme on peut le voir ici, le procédé de soudure doit être extrêmement minutieux pour permettre un contact optimal sur toute les billes de la matrice. Passons maintenant a l'intérieur du chip CSP, en fait, le die peut être positionné de deux façons, le die-up et le die-down. Gros problème, les chips die-down rencontrent les même problèmes que les TSOP au niveau interférences puisque dans le cas d'un die positionné "à l'envers", un important châssis métallique doit faire la liaison entre le die et la matrice BGA. Kingmax se distingue de ses concurrentes par l'utilisation de la technologie du die-up. Voyons un exemple de die-down et de die-up :

IBM a gauche, Kingmax a droite. En fait, outre cette particularité, la TinyBGA innove par l'adoption d'une connectique à câblage or, la ou d'autres constructeurs sont contraints d'utiliser un chassis métallique pour effectuer toute connectique. Le principal problème est la nécessité de disposer de chaînes de production capables d'effectuer cette connectique de 1/40mm. De plus l'or étant par définition un métal doux, l'erreur n'est pas admise, par contre les bénéfices sont très intéressants, surtout au niveau des performances. Et qui dit performances, dit également rapidité du signal (donc moins de résistance électrique, moins de production de chaleur, moins de consommation électrique et meilleure dissipation thermique). Cependant, tout cela est bien abstrait, voyons ici quelques photos pour mieux comprendre :

Comme nous l'avons vu plus haut, l'interet du TinyBGA est de ne pas contenir de masse métallique, ainsi les connections entre le die et le PCB est réalisé par des fils d'or, voyons ceux-ci :

Bref, comme on le voit tres bien ici, la connection entre le die et le PCB ne passe par aucune masse metalique mais uniquement par ces minuscules fils d'or. Tout cela est bien beau, mais voyons dans le pratique les améliorations apportées :

• Meilleures caractéristiques éléctriques

Comparé au classique TSOP, le TinyBGA présente l'avantage d'avoir de bien meilleurs caractéristiques éléctriques :

Pour vulgariser, disons que :

1. "R Range", représente la résistance, c'est donc un facteur d'affaiblissement pour un signal continu
2. "L Range", représente l'inductance, c'est aussi un facteur d'affaiblissement, mais pour un signal alternatif
3. "C Range", c'est la capacitance. la capacitance a pour principal effet de "lisser" le signal et donc de provoquer des erreurs.

Un petit tour par l'oscilloscope confirme les meilleurs caractéristiques :

En jaune le signal d'horloge, en rouge la reponse du chip et en bleu les interferences. On constate que le signal subit moins de perte qu'avec un TSOP traditionnel. Or si il subit moins de pertes électriques, une fréquence plus importante peut être envisagée. Ainsi, la ou les traditionnels TSOP sont limités a guère plus de 150 Mhz, le TinyBGA peut théoriquement atteindre les 250 Mhz. Outre la fréquence, le signal subissant moins de déformations, un voltage plus faible peut être employé, ce qui, comme chacun la sait, permet une dissipation thermique plus faible...

Nous avons fait l'essai en calculant l'autonomi d'un portable Compaq EVO N200 avec un module 256Mo Crucial et un module 256Mo Kingmax. Les resultats aux BWS BatteryMark De Ziff Davis etait de 2 Heures 17 pour la Micron et 2 Heures 31 pour la Kingmax, soit 14 minutes en plus tout de meme !

• Meilleurs Dissipations thermiques

La TinyBGA chauffe moins, nous avons pu nous en rendre compte dans la realité, Kingmax nous a fournis une représentation du transfert thermique entre le chip et son environnement :

• Compatibilité :

Nous avons testé la kingmax en PC1600, PC2100 et PC2700 sur une dizaine de cartes meres differentes, aucun probleme de compatibilité n'a été à deplorer. Outre la DDR333, nous avons testé un module SO-DIMM 256Mo sur quelques portables exotiques, réputé tatillons, toujours aucun probleme alors qu'un module SO-DIMM 256Mo NoName a refusé de demarrer sur 2 portables.

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