- Intel 386 dirilis pada 1985 sebagai chip x86 32-bit pertama
- Hasil pemindaian CT 3D oleh Lumafield menunjukkan adanya enam lapisan jalur kompleks yang tersembunyi di dalam paket keramik dan kawat kontak logam tipis di sisi paket yang hampir tidak terlihat
- Diterapkan dua jaringan daya independen untuk I/O dan sirkuit logika guna meningkatkan stabilitas chip
- Pada proses manufaktur, kabel kecil yang terhubung ke bagian luar digunakan untuk melakukan pelapisan emas (electroplating) pada tiap pin
- Kompleksitas paket 386 dinilai sebagai kemajuan teknis yang berarti, bahkan jika dibandingkan dengan paket prosesor terbaru
Analisis Struktur Internal Paket Keramik Prosesor 386
Pengantar dan Bentuk Luar Prosesor 386
- Prosesor 386, yang dirilis Intel pada 1985, adalah chip 32-bit pertama di lini x86
- Chip ini terbungkus dalam paket keramik berbentuk persegi dengan 132 pin berlapis emas yang menonjol ke bawah
- Secara visual terlihat sederhana, tetapi di dalamnya ternyata memiliki struktur yang jauh lebih kompleks dari yang diperkirakan
Penemuan Struktur Internal melalui Pemindaian CT
- Pemindaian CT 3D yang dilakukan Lumafield membuktikan adanya enam lapisan jalur yang kompleks di dalam paket keramik
- Di dalam ruang chip tersembunyi kawat logam yang hampir tak terlihat dan terhubung ke sisi paket
- Jaringan daya dan ground terpisah untuk I/O dan sirkuit logika CPU dikonfigurasi di dalam paket
Paket Keramik, Pad, dan Wiring
- Paket 386 memiliki kontak logam dua tingkat (2-tier) yang dipasang mengelilingi die
- Diameter kawat bond sekitar 35μm, lebih tipis dari rambut
- Melalui kawat bond, sinyal dan daya terhubung secara hierarkis dari die ke pad, pin, dan motherboard
- Di dalamnya, strukturnya menyerupai papan sirkuit cetak berlapis enam berbahan keramik
Proses dan Struktur Elektroda Keramik
- Prosesnya dimulai dari lembaran hijau keramik fleksibel (campuran perekat), lalu dipotong menjadi via-hole dan dibentuk kawat
- Beberapa lembaran ditumpuk dan disinter pada suhu tinggi untuk membentuk struktur yang kokoh
- Pin dan pad internal diproses pelapisan emas, dihubungkan ke die menggunakan kawat bond emas, lalu diselesaikan dengan penyolderan metal cap
- Setelah melewati uji dan pelabelan, diproduksi secara massal
Struktur Lapisan Sinyal dan Daya
- Lapisan sinyal: jalur logam menghubungkan pad shell paket dan pin, lalu tersambung ke die melalui kawat bond
- Lapisan daya: terdiri dari satu bidang konduktif (plain) dengan banyak via-hole dan via pin
- Antara lapisan daya dan sinyal terdapat berbagai koneksi via yang membentuk antarmuka berlapis untuk jalur internal
Kawat Kontak untuk Pelapisan (Electroplating Contacts)
- Selama manufaktur, tiap pin dihubungkan dengan kawat kecil yang memperpanjangnya secara individual hingga sisi paket agar pin menjadi katoda untuk proses pelapisan emas
- Kawat ini hanya dapat dikenali nyaris tidak terlihat di bagian sudut paket; pemindaian CT memungkinkan visualisasi struktur koneksi internal
Duplikasi Jaringan Daya
- Pada 386, 20 pin (Vcc) dan 21 pin (Vss) terhubung ke sumber +5V dan ground masing-masing
- Dengan memisahkan daya dan ground antara I/O dan sirkuit logika, fluktuasi tegangan saat operasi I/O dicegah agar tidak meresap ke sirkuit logika
- Walau motherboard memakai sumber daya yang sama, kondensator de-coupling menekan spike tegangan untuk menjaga stabilitas sirkuit logika
Fungsi Pin NC (No Connect)
- Paket 386 memiliki 8 pin NC (tidak terhubung)
- Pada die ada pad koneksi, tetapi beberapa tidak memiliki kawat bond sama sekali
- Pin NC tersebut dapat dipakai pada tahap pengujian untuk mengakses sinyal internal
- Salah satu pin NC ternyata benar-benar terhubung, sehingga observasi sinyal khas kemungkinan dapat dilakukan lewat pin tersebut
Pemetaan Pin pada Die Internal
- Berbeda dengan struktur DIP konvensional, pada paket pin grid array (PGA) pemetaan pin-pad tidak jelas
- Melalui analisis data CT, hubungan sambungan antara tiap pad di die dan pin eksternal berhasil ditelusuri
- Informasi ini sebelumnya hampir tidak dipublikasikan secara terbuka
Sejarah dan Evolusi Packaging Intel
- Prosesor Intel awal dibatasi oleh jumlah pin dan ukuran paket yang kecil, yang menyebabkan keterbatasan kinerja
- Sejak 386, paket keramik 132-pin meningkatkan skalabilitas, kinerja, dan performa termal
- Namun ketika harga paket keramik melampaui harga die, versi paket plastik (PQFP) yang lebih murah dan cocok untuk produksi massal juga diperkenalkan
- Prosesor modern memiliki jumlah koneksi yang meledak tinggi, dengan 2049 solder ball (BGA) atau 7529 kontak (LGA), dan seterusnya
Kesimpulan
- Meskipun paket 386 tampak sederhana dari luar, ini menerapkan teknologi yang cukup kompleks seperti kontak elektroplating, 6 lapisan jalur, dan jaringan daya ganda
- Di dalam paket prosesor modern masih ada lebih banyak struktur tersembunyi dan rahasia teknis daripada ini
Belum ada komentar.