一、存储器简介
　　存储器是计算机的记忆装置，其主要功能是存放程序和数据。程序作为计算机操作的依据，数据作为计算机操作的对象，二者都依赖于存储器进行存储。在半导体元器件中，存储器占据着重要的地位，其比重高达 20%。存储芯片作为半导体行业的重点产品，是海量数据的载体。
　　存储器芯片主要分为易失性和非易失性两类。易失性存储器是指在断电后，内存信息会流失的存储器，例如 DRAM（动态随机存取存储器），常见的电脑内存条就属于此类。非易失性存储器则是指在断电后，内存信息仍然存在的存储器，主要包括闪存（Nand FLASH 和 NOR FLASH）。其中，NOR FLASH 主要应用于代码存储介质，而 NAND FLASH 则用于数据存储。综上所述，在整个存储器芯片领域，主要有 DRAM、NOR FLASH 和 Nand FLASH 三种产品。

　　

　　二、存储器市场现状
　　根据分析机构 Markets and Markets 的相关数据及预测，2016 - 2022 年物联网进入高速发展阶段，物联网芯片市场复合成长率高达 11.5%，到 2022 年物联网芯片市场规模或将超 100 亿美元。在存储芯片应用层面，大多数物联网终端和服务器端都会用到存储芯片，尤其是服务器端，需要存储大量的数据，这将成为半导体存储器的一个新增长点。预计 2016 - 2022 年整个存储器市场的复合年增长率约为 9%，到 2022 年将达到 1350 亿美元，DRAM 和 NAND 市场份额合计约占 95%。中国半导体存储器市场的发展主要体现在以下几个方面：
　　多芯片封装产品成市场主流：多芯片封装（MCP）技术能够将 FLASH、DRAM 等不同规格的芯片利用系统封装方式整合成单一器件，具有生产时间短、制造成本低、低功耗、高数据传输速率等优势。因此，它已成为便携式电子产品内置内存产品主要的规格。此外，数字电视、机顶盒、网络通信产品等也开始采用各式 MCP 产品。
　　我国存储器行业正处于强劲增长阶段：预计 2016 - 2022 年中国存储器芯片封装市场的复合年增长率为 4.6%，2022 年将超过 250 亿美元。同时，由于供需失衡推动存储器半导体芯片价格上涨，存储器 IDM 厂商获得了创纪录的利润。
　　存储器的需求广泛，特别是移动和计算市场
　　移动终端市场：平均而言，每部智能手机的 DRAM 内存容量将增长三倍以上，预计到 2022 年将达到 6GB 左右；每部智能手机的 NAND 存储器容量将增加 5 倍以上，预计到 2022 年将达到 150GB 以上。
　　计算市场：对于服务器来说，预计到 2022 年 DRAM 存储器容量将达到 0.5TB 以上，企业级市场 SSD 的 NAND 存储器容量将高达 5TB 以上。这些市场的增长驱动力来自深度学习、数据中心、网络、AR/VR 和自动驾驶。
　　汽车电子市场：通常使用低密度（low - MB）存储器的汽车市场将会出现以自动驾驶和车载信息娱乐为主导的 DRAM 内存的采用。此外，NOR 闪存市场正在复苏，主要原因是其在如 AMOLED 显示器、触摸显示驱动器 IC 和工业物联网等新领域的应用。

　　

　　三、存储器封装技术发展历程
　　存储器封装技术经历了多次变迁，从双列直插封装 DIP、J 型引脚小外形封装 SOJ、薄型小尺寸封装 TSOP、底部引线塑料封装 BLP、焊球阵列封装 BGA（F - BGA、W - BGA），发展到芯片级封装 CSP、堆叠封装等高性能封装时代。在成本允许的条件下，采用先进的封装技术可以提升 DRAM 性能，适应新一代高频、高速、大容量内存芯片的封装需求。
　　双列直插封装（DIP）：DIP 封装形式流行于上世纪七十年代，多采用塑料或陶瓷作为封装材料，适合当时印制电路板 PCB 的穿孔安装，易于 PCB 布线。然而，它占用面积大，电气性能欠佳，无法提供足够多的管脚数。在 DIP 基础上开发出的 SOJ，其管脚形状向内弯曲、尺寸较小、排列紧密，可拥有更多的管脚，直接焊嵌在 PCB 表面。它在早期 72 线快页式内存 FPM 和扩充数据输出内存 EDO 时颇为流行，但跨入 SDRAM 时代后，很快被更为理想的 TSOP 取代。
　　TSOP 与 BGA
　　在 20 世纪 80 年代出现的第二代内存封装技术以 TSOP 为代表，可分为 TSOP I 和 TSOPⅡ。前者引脚置于较窄的两侧，而后者的引脚则置于较宽的两侧，甚至可以在内存芯片的周围做出引脚。目前大多数 SDRAM 和 DDR 芯片都采用 TSOPⅡ 封装，通常简称为 TSOP，理论上的引脚数量可多达 304 根。TSOP 适合在 PCB 表面安装布线，外形尺寸和寄生参数减小，可靠性好，可在较高频率下应用。另外，底部引线塑料封装 BLP，其芯片与封装之比大于 1：1.1，封装高度和面积较小，应用较少。
　　进入九十年代，BGA 随微电子技术发展被开发出来。其特点包括：器件与 PCB 之间的互连引脚改到底部，并用合金焊料或有机导电树脂制作的球形凸点方式引出，可获得超过 600 根引脚的封装体；引脚间距比 TSOP 大，芯片组装时的难度大大降低，电气性能优良，信号传输延迟很小；芯片面积接近封装面积，体积仅为 TSOP 的三分之一，散热传导效率高。虽然 BGA 技术上全面优于 TSOP，但 TSOP 已经能够满足多数 SDRAM 和 DDR 要求，且内存芯片厂商缺乏升级封装技术的发展动力，加上更先进的 CSP 引起重视，BGA 没有在 DRAM 中广泛被采用，目前这种封装只在极个别品牌上使用。

　　芯片级封装（CSP）：CSP 性能较 BGA 又有更大的提升，在内存芯片 DRDRAM 中获得应用，正逐渐发展到 DDR 上。它拥有众多 TSOP 和 BGA 无法比拟的特征，将成为高性能内存芯片封装的主流，并被视为未来内存芯片的封装形式。CSP 的主要结构包括内芯芯片、互连层、焊球（或凸点、焊柱）、保护层等几大部分。其中，互连层是通过载带自动焊接或引线键合、倒装芯片等方法，来实现芯片与焊球之间的内部连接，是 CSP 关键组成部分。目前有多种符合 CSP 定义的封装结构形式，其特点如下：
　　高集成度：CSP 的芯片面积与封装面积之比与 1：1 的理想状况非常接近，尺寸为 32mm2，相当于 BGA 的三分之一和 TSOP 的六分之一，即 CSP 可将内存容量提高 3 - 6 倍之多。
　　良好的散热性能：测试结果显示，CSP 可使芯片 88.4％的工作热量传导至 PCB，热阻为 35℃/W - 1，而 TSOP 仅能传导总热量的 71.3％，热阻为 40℃/W - 1。
　　低信号衰减：CSP 所采用的中心球形引脚形式能有效地缩短信号的传导距离，信号衰减也随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能更强，存取时间比 BGA 减少 15％ - 20％，完适应 DDRⅡ，DRDRAM 等超高频率内存芯片的实际需要。
　　高引脚数与易组装性：CSP 可容易地制造出超过 1000 根信号引脚数，即使复杂的内存芯片都能封装。在引脚数相同的情况下，CSP 的组装远比 BGA 容易。CSP 还可进行全面老化、筛选、测试，且操作、修整方便，能获得真正的 KGD（Known Good Die 已知合格芯片）芯片。
　　堆叠封装：堆叠封装技术是一种对两个以上芯片（片芯、籽芯）、封装器件或电路卡进行机械和电气组装的方法，能够在有限的空间内成倍提高存储器容量，或实现电子设计功能，解决空间、互连受限问题。堆叠封装分为定制堆叠和标准商业堆叠两大类型：
　　定制堆叠：通过芯片层次工艺高密度化，其设计和制造成本相对较高，一个定制堆叠 DRAM 方案的成本约为每 GB 存储器 1.5 - 5 万美元。
　　标准商业堆叠：采用板卡堆叠、柔性电路连接器联接、封装后堆叠、芯片堆叠式封装等方式，其成本比采用单芯片封装器件的存储器模块高平均 15% - 20%。芯片堆叠式封装的成本效率，在一个封装体内有 2 - 5 层芯片堆叠，从而能在封装面积不变的前提下，有效利用立体空间提高存储容量，主要用于 DRAM、闪存和 SRAM。另外，通过堆叠 TSOP 可分别节约 50％或 77％的板级面积。尤其是，在两层堆叠时，其封装高度仍可满足 JEDEC 对于存储器模块高度的要求，利用现有存储器芯片技术，获得更高的存储密度，并将叠置在 PCB 上的信号走线长度大大缩短。其中，塔式堆叠封装技术利用目前高密度 256MB SDRAM 或 DDR 芯片，以同样的尺寸获得 512MB 的密度，采用一条表面安装生产线每月即可生产 100 万件堆叠器件。薄型小尺寸 Web 服务器以及高端服务器和工作站、网络、电信的应用需求持续推动着堆叠封装技术的发展。
　　四、未来存储器封装技术发展趋势
　　从技术角度看，随着半导体技术的快速发展，DRAM 发展非常迅速，密度越来越高，特征尺寸从 8F2 到 4F2。所有主流 DRAM 的生产都已进入 20nm 以下节点。除了工艺不断缩小以外，封装技术也为 DRAM 的发展提供了另外一条途径，比如 HBM（高带宽内存）和 HMC（混合存储立方）这两种技术。
　　HBM 技术：HBM 全名为 high bandwidth memory，意为高带宽内存，是 GDDR5 之后的显存新标准之一，结构为 3D 堆栈式，容量和带宽更高。目前的 HBM 可以堆栈 4 层芯片，每个位宽 1024bit，单个芯片容量 1 - 2GB。此外，8 层堆栈也在开发中，届时容量可以再度翻倍。现在使用的 HBM 显存是代技术的，HBM 2 第二代技术已经开发出来，位宽还是 1024bit，不过 I/O 预取宽度翻倍，带宽从 128GB/s 提升到了 256GB/s，容量位宽双双翻倍。
　　HMC 技术：HMC 实现了一个高带宽，低功耗，高存储密度的系统，它有别于目前厂商的各种存储产品，真正的差别在于多维堆叠。HMC 是存储技术的巨大的变革，它可以有效改善存取性能，是针对下一代超级计算机而设计的存储设备。同时，它也显著地增加了带宽。一个单通道的 HMC 可以达到目前 DDR3 内存带宽的 20 倍。而其驱动每一个 bit 所消耗的电能，仅仅是以前的十分之一。它使用了更小的物理结构，因此所需的电量也会更为经济。HMC 堆叠结构采用了相当于目前 RDIMM 芯片 90% 的体积。