几十年来封装技术不断发展演变，从通孔封装演变到SMT封装，封装间距在不断减小。影响封装选择的因素有很多，例如成本和实际尺寸。但几十年来，封装寄生效应在封装选择时起到的作用却并没有改变。例如，尽管芯片设计师已经要应对皮秒级的性能问题，但系统设计师仍然需要解决纳秒级的性能问题。性能降低1000倍是因为芯片的封装通常会引起寄生效应，而且不同种类的封装会引起不同的封装寄生效应。
封装寄生效应是那些不理想的引线（封装外）和键合金属线（封装内）的感抗和容抗阻碍了电子以更快的速度到达目标位置。电子都是以束的形式光速移动，但封装寄生效应会降低电子移动的速度。为什么我们需要处理封装？尤其是它还产生了寄生效应？我们就不能放弃使用封装吗？为什么要承受寄生效应的干扰？
为了回答这些问题，我们需要提出下一个逻辑问题：除了产生寄生效应，这些封装还能发挥什么作用？答案是封装的作用非常大。例如，封装可为芯片供电以使电子移动。这些电子总是在迅速移动，所以产生了很多热量，封装可以将这些热量散掉，以便让电子继续快速移动。如果热量没有充分散尽，较高的结温（硅的温度）就会使电子移动速度减慢。因此，封装可以加快电子移动速度。
这并不是采用封装的唯一优点。封装还可以互连电路板上所有芯片的信号，所以电子之间就可以相互交流。还有一点，封装可以给芯片提供安全的遮护。芯片不能没有保护，特别是在周围环境酷热潮湿的情况下。关于封装，一个比较综合的思考方式就是尽管封装可能会因为其引线与接键合线的容抗和感抗导致电子移动速度减慢，但同时它也会提供很多有用的功能，例如供电、实现互连、为封装内的芯片提供安全舒适的遮护。
虽然封装有很多优点，但还是有很多设计师不想再使用封装，因为他们不希望芯片的性能出现任何衰减。只用裸芯片是可以不用封装的。裸芯片通常可用作板上芯片（COB）或倒装芯片。这两个术语的含义实际上有很大差异。当芯片直接与电路板金属线键合或以载带自动接合（TAB）的方式使用时，叫做COB。但芯片、金属线和TAB会增加金属线键合感抗。当芯片翻转后直接键合到下方基板上时，可实现最佳性能。倒装芯片工艺不会用到任何金属线键合线或引线。
使用裸芯片作为芯片、导线或倒装芯片时可以达到更好的性能，但与此同时又引入了一个比较严重的新问题。我们应该注意到，除了之前提到的封装功能，还能够在将芯片焊接到电路板上之前对封装进行预测试。电路板上焊接了各式各样的芯片，只要出现了一个坏的就会毁掉整个组件。为了解决这一问题，必须要将坏的芯片移除并重新焊接上好的芯片，但返工基板上的裸芯片却不是容易的事情。另一方面，如果芯片已经被放置到封装当中，那么测试插座、整个老化和测试基础设施就能保证只采用功能正常的芯片。
无法测试裸芯片的问题也叫做“已知合格芯片”（KGD）问题。测试裸芯片并不容易，尽管行业在这方面已经取得了很大进步。如果芯片已经放置在了封装当中（或用作TAB器件），坏芯片的问题就不会出现。如果坚持使用裸芯片来达到想要的性能，可以使用倒装芯片，但也要做好准备付出更高昂的成本，因为KGD问题会导致不合格率上升。如果你愿意承担更高的成本，那也是有可能获得更好的性能的。有些应用当然值得花更高的成本来达到所需的性能，但这类应用主要是小范围的应用，例如多芯片模块（MCM）。
最佳方案不一定要去除封装，而应是开发更高效的封装，在尽量避免大幅削弱性能的前提下仍能够发挥其保护、供电、互连以及提供KGD的功能。但封装的研发经费和人们在封装研发上投入的精力，都是没法和芯片研发相比的，所有的资金都用于研发芯片了。芯片技术提升了，但如果封装不佳依然无法获得最佳性能。虽然我们无法完全去除封装寄生效应，但当我们从通孔技术过渡到SMT、细间距球栅阵列（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、底部端子元器件（BTC）和不使用封装的裸芯片或倒装芯片时，我们在不断地将封装寄生效应所产生的负面影响最小化，同时仍保留了每种封装固有的优缺点。
影响芯片性能的下一级互连就是互连载板。被广泛使用的传统载板加工技术无法实现将大量引线与小间距封装（或芯片）互连时所需的细走线和微导通孔。在过去十年里，封装技术领域取得的进步远远比不上芯片技术所取得的进展，载板技术和封装技术相比已经过时了。除非行业在载板和封装技术领域取得了相当的进步，否则达到皮秒级的性能目标仍然只能是美丽的梦。
目前有各种各样的封装，都有其各自的优缺点。最主要的区别就是间距、引线排列方式以及所使用的外壳材料类型（塑料或陶瓷）。
Ray Prasad是Ray Prasad咨询集团的总裁，也是教科书《表面贴装技术：原理与实践》的作者。Prasad还是IPC名人堂（电子行业的最高荣誉）的入选者，在SMT领域拥有数十年的经验，包括他在波音和英特尔担任实施SMT的领导角色，帮助全球的OEM和EMS客户建立强大的SMT基础设施，并开设SMT专业课程。可通过邮箱smtsolver@rayprasasd.com与他联系。2020年4月20–22日期间他将举办SMT课程。更多详情请访问www.rayprasad.com。如需阅读往期专栏或联系Prasad，可单击此处。
