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大家也许会奇怪：封装有什么值得研究的呢？从词法的角度看，我们可以用外壳、包装的概念去理解“封装”这个词，它是一个机械结构性的保护体。但实际上，这个词对于处理器设计而言的意义却非同小可。
一般来说，处理器主要由两部分构成：硅质核心和将其核心与其他处理器部件所连接的封装。处理器的封装是一个非常重要的概念，它是一个重要的连接体，其复杂程度很大程度上决定了处理器的结构特性。处理器作为一种复杂的芯片产品，其封装的技术含量超乎想象，处理器封装的意义在于最大限度地保障处理器发挥出最佳性能。现在，笔者就为大家介绍一下Intel处理器的封装技术，特别是未来的Intel处理器的BBUL封装。
封装的发展
到目前为止，处理器封装的发展主要可以用三个阶段来形容：DIP（双列直插）封装时代、载体封装时代和BGA（球形栅格阵列）封装时代。20世纪70年代流行的是双列直插封装，简称DIP(Dual ln-line Package)。Intel早期的处理器，如8086、80286等处理器都采用的是DIP封装方式。20世纪80年代出现了芯片载体封装，Intel的80386处理器就采用的此种封装方式。
20世纪90年代，随着集成电路技术的进步，LSI、VLSI、ULSI等集成电路芯片相继出现，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为此球栅阵列封装出现了，它简称为BGA（Ball Grid Array Package）。BGA一出现便成为处理器、主板芯片组等VLSI芯片的最佳选择。
Intel公司对集成度很高（单芯片里达300无万只以上晶体管）、功耗很大的处理器产品，如Pentium、PentiumⅡ、PentiumⅢ乃至目前最新的P4处理器，采用了芯片倒装针栅阵列封装（FC-PGA）或者芯片倒装球栅阵列封装（FC-BGA）。
BBUL，下一代封装形式
英特尔公司研究实验室主管Gerald Marcyk说：“为了将那些在科幻小说电影中广受欢迎的东西付诸现实，我们必须制造出与今天我们所拥有的那些相比强大得多的处理器。BBUL技术的发展将使我们向那个方向更进一步。”
BBUL（Bumpless Build-Up Layer）是一种全新的半导体封装技术，这种封装技术可以让处理器包含十亿个以上的晶体管，并且速度是目前最快速处理器的十倍。这种“无凸块式增层”封装技术可以在硅晶上“长出”组件，而不是分别制造出处理器核心，再利用封装技术将它们结合起来。与其说这是一种封装技术，倒不如说是一种处理器生产的革命性改良技术，BBUL将会给人们带来更薄、更高性能，并且是更为省电的处理器产品。
我们可以将目前常见的采用FC-PGA封装的处理器产品和计划蓝图中的BBUL封装进行一个比较直观的比较（见图1）。
图1
从图1中我们可以看出。FC-PGA封装的处理器是从互连层部分引出信号传输针脚，然后再在外部封装的PCB板上进行布线处理，这样是一个非常复杂、细致的工作流程，相对而言，生产成本会大幅度提高。并且我们可以看出FC-PGA封装设计中硅芯片在基层体的上面，这样也就意味着处理器核心硅芯片所产生的信号必须通过一个相对长的过程（F/C焊点、核心层和互连层）才能够传递到外部封装的针脚上，然后才能传递至电脑的其他部分上。这样的一种类似美式三明治的设计方法也可以说是目前处理器封装设计技术的一种综合体现，但是这样的封装设计是没有未来的。
相比之下，BBUL封装的设计就显得格外抢眼，的确可以称作是目前封装技术的一种革命性改进。它采用了全新的技术，使得核心硅芯片不必通过焊接技术与外部架构相连接，而是通过一种直接嵌入并自行生成周边导体的方式，将核心硅芯片通过一种更为直接、更为贴合的方式连接在封装基层之中。这也就意味着核心和封装基层是一次性生成的，这样的设计一旦技术成熟，在生产成本的控制上就可以显示出明显的优势所在。
相对目前的封装形式而言，BBUL技术可以将处理器的寄生电感降低至少30%。初步估算，处理器能耗因此可以降低至少25%。由于布线长度更短，BBUL技术可以直接在表面积层进行布线处理，而目前的封装技术都是分别加工出处理器核心芯片和表面积层底板，然后通过电极的球状端子进行直接连接处理的，所以相对目前封装形式，BBUL封装技术不仅降低了处理器的封装厚度，还同时降低了处理器的能耗，因此采用BBUL技术的处理器产品可以相对于目前的处理器产品成数十倍地提升实际运行频率。按照Intel的估计，BBUL封装技术能够使Intel公司在五年之内，设计出内部集成超过十亿个晶体管，并且运行频率突破20GHz的处理器产品。
质疑和推崇同步出现
虽然从技术的角度而言，这种技术的确是一个非常先进的技术手段。从理论的角度上来看，BBUL封装技术可以从根本上解决目前我们在处理器设计生产上所遭遇的“技术瓶颈”问题，但我们在极力推崇这种技术发展的同时，也能够听到业界传来的一些反对性意见：
首先是针对BBUL设计制造成本可能大幅度提升的顾虑。从目前的技术角度来看，BBUL在进行表面积层布线工序中可能容易出现瑕疵问题，这样会严重影响到MPU自身的成品率问题。一旦成品率受到影响，采用BBUL封装技术设计的处理器产品在成本上，将远远超过目前的处理器产品。即使它真的非常先进，如果不能提升良品率，那一切都只是理论上的空谈。
但是Intel针对这样的顾虑也有自己的想法，毕竟BBUL封装技术要到2006年才能投入实际的处理器生产中，未来的技术水平很可能将表面积层布线的次品率降低到一个非常低的数值上，这样在保证良品率方面就没有太大的问题了。
此外，由于半导体材料和底板材料之间存在热膨胀系数差，所以在进行表面积层布线的时候可能会引起布线的龟裂现象。现有的封装方式是在布线过程中将树脂填充入电极和底板之间的空隙之中，用以吸收布线过程中半导体材料和底板之间产生的热力差值。面对这样的技术问题，Intel暂时没有表态。但是我们可以想象相对于前一个问题而言，这个问题在2006年之前肯定可以得到全面的技术解决方案。降低热力差，防止龟裂的技术相对于BBUL的核心技术而言并不是什么太大的难题，有理由相信Intel有足够的技术实力可以解决这个问题。
明天是美好的
虽然目前BBUL技术还处于基础的实验室阶段，但是它的出现的确给业界带来了很大的遐想空间和实际遐想的理由。它可以让我们实现梦想中的事情，超过十亿个晶体管的集成，处理器运行频率超过20GHz，这是何等的“良辰美景”。
虽然在BBUL是否能够真正走入处理器生产技术之中还是一个不定的未知数，但是从这个封装技术中，我们可以看出未来处理器发展的趋势：高度集成化提供超高性能发挥，这也是处理器乃至整个PC行业发展的趋势。我们现在不能确定BBUL的明天如何，但是我们可以确定整个PC行业技术发展的明天是美好的，让我们共同期待。
通过BBUL封装而成的处理器的厚度和面积都小多了，它的面积为140mm2，厚度仅为（不算引脚高度）0.9mm。
图2
在图2中，是BBUL封装处理器原型芯片（未引出针脚）同一张信用卡的侧面比较。较大的一张是信用卡（右），较小的是BBUL封装处理器原型芯片（左）。你看，两者是不是一样厚呢？
图3
在图3中，是BBUL封装处理器原型芯片（右）同现在的P4处理器芯片（左）的外形比较。可以看出，BBUL封装处理器原型芯片在面积、厚度上都小多了。
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