拆解夏普922SH手機，感受先進的多芯片封裝技術

一提起“日本”這個詞就會把我帶回到孩童時代，那個時候這個島國好像在很多技術上都遙遙領先于西方國家。當然，那時候我對技術的了解非常有限，僅限于視頻游戲系統。但是日本人總是率先推出最新的游戲機，因此一直讓我們這些北美游戲玩家眼紅不已。

隨著年齡增長，移動電話成為我新的必需品。但是擁有一部手機并不夠，它還必須是一部很酷的手機，甚至比有錢人擁有的摩托羅拉StarTacs手機更酷。后來我的朋友網絡逐漸擴展擁有自己國家品牌手機的日本人，雖然StarTacs是當時的王牌，但我仍然非常吃驚于日本產品的圓滑和小巧。

日本人一直在為他們的移動市場開發和制造手機；每天都有新的產品從KDDI、沃達豐(Vodafone)和軟銀(Softbank)這樣的服務提供商發布。我們的日本同事經常參加這些發布會，并告訴我們哪些手機在東京的街頭獲得了好評。

其中一款產品就是夏普922SH，該產品可以從軟銀網絡購買。研究一下這部手機的內部設計，你就能明白日本是否還領先于全球的競爭對手。

922SH在設計上與諾基亞公司的“Communicator”系列手機非常相似，它很像一臺筆記本電腦。如同諾基亞的E90那樣，這款夏普手機采用了翻蓋設計，選用這種設計或許是為了顯現其提供在互聯網上沖浪的舒適環境的能力。為了增強用戶體驗，922SH的3.5寸VGA屏采用了夏普公司的Aquos技術，可以提供令人眩目的480x584分辨率，對比度達到2000:1。其他功能包括：藍牙連接和HSDPA、210萬像素的相機和名片掃描器等。

922SH使用了兩個獨立的處理器，用來分別處理手機的基帶和應用功能。在索愛公司的移動電話(如K850i手機)中經常能看到的愛立信DB3150在992SH中用作基帶處理器。寬帶CDMA接收器和發送器采用的也是愛立信公司的IC(RF3000和RF3100)。

而應用處理器則是贏得了東芝公司Mobile Turbo TC35296的設計大獎。被東芝公司稱為T5G的這個媒體處理器是專門針對手機設計的產品。它包含了ARM926EJ-S CPU和三個硬件加速器—視頻編解碼器、3D圖形加速器和JPEG編解碼器，支持互聯網和游戲應用，并且采用先進的90納米工藝節點制造。

圖題：在多芯片封裝存儲器M39PNRA2A內部是兩個Elpida SDRAM硅片，兩個ST NOR閃存硅片和一個海力士 SLC NAND閃存。

夏普IC在設計中具有顯著的特點，但是它們主要用于與Aquos VGA屏有關的領域。IXA186是一款LCD驅動器芯片；ICA189是顯示驅動器芯片。T10S10 1Seg(單段)數字電視調諧器提供了令人稱道的手機多媒體體驗(電視、互聯網等)。與Aquos屏無關的唯一一款夏普芯片是C80414KA，它是一款IR(紅外)接收器。

在手機的主板上還可以看到Maxim的器件。MAX4368是一種專門針對移動產品設計的超小型音頻功放，ICL7641則是運算放大器。

意法半導體公司(ST)對完成這個設計有兩個方面的貢獻。2500C4是單芯片藍牙v2.0器件，能為電話提供增強連接性能。然而另外一個ST的芯片讓人最感興趣，倒不是因為它的功能，而是因為它的構建方式。

奇特的多芯片封裝

研究ST的M39PNRA2A內部組成可以發現在單片封裝中有五塊裸片。這個多芯片封裝(MCP)包含了由三塊裸片組成的兩種閃存和兩塊相同的SDRAM裸片。這個芯片非常復雜，從五塊裸片分別引出的綁定線錯綜復雜地連接到封裝的綁定單元。閃存裸片分別是兩顆ST公司的512Mb NOR器件和一顆海力士(Hynix)公司的2Gb單層單元(SLC)NAND器件。封裝中還有兩顆采用70nm工藝制造的Elpida 512Mb DDR2 SDRAM裸片。

Semiconductor Insights(SI)公司將上述芯片與另外一種70nm的Elpida器件進行了比較，結果發現有很多的差異。通過快速觀察兩顆芯片可以發現，ST封裝的SDRAM是一種低功率版本，考慮到5層堆疊封裝中的裸片放置，這是可以理解的。不過，在ST封裝中的Elpida SDRAM[裸片標記為K5132CC]和SI器件庫中的Elpida E5116AJBG-6E-E在裸片內部的布線方向上具有明顯的區別。K5132CC裸片將線綁定到裸片外面，而E5116AJBG將線綁定到了中心。這種差異很有意思，它揭示出在ST封裝中的Elpida器件可能是一個定制的IC。

從Elpida器件的橫截面可以看出，兩個設計采用了相同的四個金屬層。這可能表明Elpida針對特定的ST封裝要求開發了新的掩模組，進而暗示了ST和Elpida之間的合作關系。

為什么存儲器要使用這樣復雜的封裝呢？簡單而言，在一個像手機這樣的空間受限設備中，多芯片封裝非常有利于在很小的電路板上留出更多的有用空間。

然而，MCP也有缺點。MCP的開發需要極大地降低晶圓厚度，特別是在需要使用5塊裸片的情況下。這給制造工藝帶來了很大的挑戰，因為如此超薄的晶圓(某些時候薄到可以從背面看到電路設計圖)必須在晶圓研磨后釋放應力，并且必須用專業的設備進行處理。這會導致潛在的良率問題，因為斷裂問題會降低生產良率。

除了需要對每塊裸片進行測試以確保功能性外，還必須在封裝完成后才能進行測試，因此需要5層極具挑戰性的線綁定。每層都可能增加故障的概率，因為它給生產工藝增加了更多的步驟和更長的時間。不過相當明顯的是，這些缺點并不足以掩蓋節省空間的優點。由于消費者期望越來越緊湊的產品，制造商為了滿足這樣的要求只能作出一定的犧牲。

在研究了夏普922SH以及多種其它日本供應商的手機產品的內部組成后，可以很公正地說，日本設計師依然是前沿技術的領導者。但是也不能忽視北美和歐洲的設計師們，特別是像蘋果和諾基亞這樣的公司在iPhone和N95上所展現出來的創新成果。這些產品以及即將于來年發布的產品意味著“令人驚嘆的因素”將會體現出差距。在設計最新、最酷的手機競賽中，真正的贏家是那些消費者。

現在，如果蘋果只是生產一種可以在水下工作，并能播放MP3的計算器腕表的話，我在與朋友的攀比中定能占得上風。