Page 16 - System on Package_ Miniaturization of the Entire System

xiv Co n t e n t s

10 Wafer-Level SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
10.1.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536

10.1.2 Wafer-Level Packaging—Historical
Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
10.2 Buildup Wiring and Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
10.2.1 IC-Package Pitch Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
10.2.2 Redistribution Layers on Si to Close
the Pitch Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
10.3 Wafer-Level Thin-Film Embedded Components . . . . . . . . . . . . 544
10.3.1 Embedded Thin-Film Components in the
ReDistribution Layer (RDL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544
10.4 Wafer-Level Packaging and Interconnections (WLPI) . . . . . . . . 548
10.4.1 Classes of Wafer-Level Packaging
and Interconnections (WLPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
10.4.2 Rigid Interconnections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560
10.4.3 WLSOP Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
10.4.3 WLSOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
10.5 Wafer-Level Probing and Burn-In . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591
10.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

11 Thermal SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
11.1 Fundamentals of Thermal SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
11.1.1 Thermal Implications of SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
11.1.2 System-Level Thermal Constraints in SOP-
Based Portables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
11.2 Thermal Sources in SOP Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610
11.2.1 Digital SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
11.2.2 RF SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613
11.2.3 Optoelectronic SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615
11.2.4 MEMS SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617
11.3 Fundamental Heat Transfer Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
11.3.1 Conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
11.3.2 Convection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623
11.3.3 Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626
11.4 Fundamentals of Thermal Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . 629
11.4.1 Numerical Methods for Thermal
Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629
11.4.2 Experimental Methods for Thermal
Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637
11.5 Thermal Management Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637
11.5.1 Thermal Design Methodologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638
11.6 Power Minimization Methodologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648
11.6.1 Parallel Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649
11.6.2 Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) . . . . . . 649