Todos los chips tienen uno, pero, ¿para qué sirve su encapsulado?

Los diferentes chips que hay en el mercado vienen con una cobertura, la mayoría de veces de plástico, que los recubre. ¿Qué es y para qué sirve dicha cobertura? En este artículo os hablaremos de los diferentes tipos de encapsulado que podéis encontrar tanto en el hardware de PC como el de los smartphones y que se encuentra en todo tipo de chips.

No es posible manipular un chip tal cual, son demasiado frágiles y sensibles, de ahí la necesidad de colocar estos en lo que llamamos un encapsulado, para evitar que se deteriore rápidamente y que su manipulación por nuestra parte los acabe rompiendo.

¿Qué es el encapsulado de un chip?

Procesadores

Te encuentras instalando una CPU en la placa base de tu PC, pero lo que sostienes entre tus dedos no es el procesador en sí mismo, sino el encapsulado que cubre el propio procesador, el cual se encarga de protegerlo. Todos y cada uno de los procesadores que hay en el mercado tienen un empaquetado y se utilizan de diversos tipos y tamaños.

El primer punto diferencial es el tamaño, en los PCs de a pie la mayoría de los encapsulados son de plástico, pero hay aplicaciones en las que es necesario utilizar un encapsulado de cerámica e incluso de aleaciones especiales. Por ejemplo las sondas y vehiculas que envían las agencias espaciales hacen uso de encapsulados que protegen contra la radiación especial. También tenemos el caso de los procesadores de los ordenadores a bordo de los coches, que han de ser capaces de aguantar las altas temperaturas cercanas al motor.

Maquina empaquetado chips

El encapsulado forma parte del proceso de fabricación de un procesador, es por ello que dependiendo de cuál sea la aplicación objetivo de la CPU vamos a ver como se utiliza un tipo de encapsulado u otro, afectando al coste final del mismo. Su utilidad es bien simple, los chips son elementos altamente sensibles a las inclemencias del entorno y es por ello que es necesario protegerlos ya desde que han sido fabricados.

A continuación os dejamos los tipos de encapsulado más utilizados a la hora de fabricar los diferentes chips que hay en el mercado, no están todos los que hay disponibles, ya que tipo tiene una cantidad ingente de variaciones según el número de pines, material utilizado, etc. Es por ello que los hemos reducido a lo más básico.

Ball Grid Array (BGA)

El Ball Grid Array es el tipo de encapsulado más utilizado en el hardware hoy en día, ya que es utilizado en los chips de memoria RAM que vemos en los diferentes tipos de módulos DIMM, en la VRAM que va montada en las tarjetas gráficas, así como la GPU montada en la tarjeta gráfica. Este tipo de encapsulado se utiliza para las piezas que no requieren el reemplazo individual del usuario porque van a estar totalmente soldadas en toda su vida útil a una placa de manera directa.

En el caso de un BGA, los pines del encapsulado están colocados en matriz en su parte inferior, dichos pines conectan con el procesador que se encuentra dentro del encapsulado, de ahí el nombre de Grid Array. Para el montaje los pines son directamente soldados en el PC, formándose bolas durante el proceso.

Encapsulado PoP (Package on Package)

Encapsulado PoP

El encapsulado tipo PoP es un tipo de encapsulado en el que dos empaquetados BGA se colocan verticalmente uno encima del otro y tienen algún tipo de interconexión entre ambos. No se ha de confundir con el 3DIC donde dos chips están apilados uno encima del otro, esto lo aclaramos para evitar confusiones.

Encapsulado SiP (System in Package)

Encapsulado SiP

El encapsulado tipo SiP se utiliza cuando tenemos varios componentes montados en mismo PCB de manera conjunto, es decir, cuando hablamos de configuraciones MCM en el que hay varios procesadores y/o memorias en chips separados. Es el tipo de empaquetado más utilizado en smartphones donde la memoria LPDDR en ciertos diseños es colocada dentro del procesador.

También tenemos ejemplos del uso del empaquetado SiP en el mundo del hardware de PC donde es utilizado en los AMD Ryzen compuesto por chiplets o las GPU que hacen uso de memoria HBM2.

Pin Grid Array (PGA)

El Pin Grid Array es la común entre las CPU, ya que en vez de soldar el procesador a la placa o PCB, este es conectado a un socket donde los diferentes pines se encajan a los agujeros del socket que sirve para hacer conexión con ellos. Lo bueno que tienen los PGA es que es posible extraerlos por completo de la placa a la que están conectados, permitiendo su actualización posterior, de ahí a que podamos actualizar las CPU de un PC por otra mientras mantengan el mismo tipo de socket.

A cada socket le corresponde por tanto un tipo de empaquetado PGA, cuando nos hablan por ejemplo de que una CPU de Intel hace uso de un socket LGA1200, en realidad nos están diciendo el tipo de encapsulado PGA en que Intel o AMD han fabricado una generación de CPU concretas.

Como curiosidad, el PGA también se utiliza en el prototipaje de ciertos diseños, donde se fabrica una versión PGA para un socket concreto, así los que están probando los nuevos chips no hace falta que los tengan que soldar para realizar los test de funcionamiento.