Galaxy S8 搭載プロセッサ実装構造解析

目次
1. デバイスサマリー

・・・

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3

2. 解析結果まとめ

・・・

4~7

3. 考察

・・・

8~10

4. 製品概要
4-1 Snapdragon835
4-2 Exynos8895
4-3 A10・・・・・・・・・

1112135. 外観観察5-1 Snapdragon835
5-2 Exynos8895
5-3 A10・・・
・・・
・・・

14~16
17~18
19

6. 断面観察

・・・

20~21

7. 断面詳細観察(下段パッケージ)
7-1 Snapdragon835
7-2 Exynos8895
7-3 A10・・・
・・・
・・・

22~27
28~34
35~37

8. 平面詳細解析(下段パッケージ)
8-1 Snapdragon835
8-2 Exynos8895
8-3 A10・・・・・・・・・

38~40
41~42
43~44

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1.デバイスサマリー
2017年春に発売されたSamsung製スマートフォン【Galaxy S8】のプロセッサは、販売地域により搭載されるプロセッサが異なっている。米国及び英国向けの製品ではSnapdragon835を、その他地域向けの製品では、Exynos8895を搭載している。
本報告書ではSanpdaragon835とExynos8895を搭載しているパッケージ構造の違いを明らかにし、また競合製品である
iPhone 7搭載プロセッサのA10 との構造的違いについても記載している。
Table 1-1 Galaxy S8カタログスペック
Process

Snapdragon 835※ 1
10nm FinFET

Exynos 8895※ 1
10nm FinFET

CPU Cores

Octa-Core, 64-bit

Octa-Core, 64-bit

CPU

4 x 2.45GHz Kryo 280 + 4 x 1.9GHz Kryo 280

4 x 2.5GHz Exynos M2 + 4 x 1.7GHz Cortex-A53

GPU

Adreno 540

ARM Mali-G71 MP20

14.3mm12.0mm12.0mmSnapdragon835

15.6mm13.0mm13.0mmExynos8895

A10

Fig. 1-1解析サンプルOM像※1：https://www.sammobile.com/2017/02/24/specs-comparison-samsung-exynos-8895-vs-qualcomm-snapdragon-835/

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2.解析結果まとめ
解析製品
1：Snapdragon835 (Galaxy S8 米国及び英国向け)
2：Exynos8895 (Galaxy S8 その他地域向け)
3：A10 (iPhone 7 )解析結果
・解析対象の3製品はいずれもPoPを採用しており、上段パッケージにはメモリーを搭載している。
・Snapdragon835とExynos8895は部品内蔵パッケージを、A10はInFO-WLPをそれぞれ下段パッケージに採用している。
・Sanpdragon835とExynos8895及びA10の構造の詳細についてはTable 2-1に示す。 ※1 : InFO = Integrated Fan Out
上段パッケージ
PoP
下段パッケージ

PoPイメージ図A10

Snapdragon835, Exynos8895

上段パッケージ

上段パッケージ
InFO PoP

PoP

下段パッケージ(InFO-WLP)

下段パッケージ(部品内蔵パッケージ)
InFO-PoPイメージ図

PoPイメージ図(部品内蔵基板搭載)

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2.解析結果まとめ
Table 2-1 各種構成要素まとめ
Galaxy S8
Exynos8895
上段パッケージ

iPhone 7
A10

Sanpdragon835
メモリー

メモリー

メモリー

上段～下段パッケージ間
接続材料(端子数)

はんだバンプ(366ケ)

はんだバンプ(366ケ)

はんだバンプ(389ケ)

サイズ(x,y,h)

部品内蔵パッケージ
13.0mm×12.0mm×534um

部品内蔵パッケージ(MCeP)13.0mm×12.0mm×422um

InFO-WLP
14.3mm×15.6mm×220um

上基板3層+下基板4層※ 下基板上プロセッサを配置

上基板2層+下基板3層※ 下基板上にプロセッサを配置

5層(RDL)

はんだバンプ(316ケ)

はんだ＋Cuコアボール(258ケ)

容量素子（MLCC）
基板内実装(下基板：L2-L3間)

容量素子（MLCC）
裏面実装（下基板裏面に配置）

容量素子
裏面実装（RDL裏面に配置）

993um×603um×93um

1000um×500um×94um

1006um×504um×66um

基板間部材

モールド樹脂、接着部材、接着シート

モールド樹脂、アンダーフィル

外部接続材料(端子数)

はんだバンプ(1136ケ)

はんだバンプ(849ケ)

配線層数
上基板～下基板
下段パッケージ 間材料(端子数)
受動素子
受動素子サイズ（x,y,h）-はんだバンプ(1407ケ)※ InFO = Integrated Fan Out※ MCeP = Molded Core embedded Package

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2.解析結果まとめ・最小配線幅、最小配線間隔、最小パッド径及び最小ビア径に着目すると、A10が最も小さく次いで、Snapdragon835、Exynos8895である。
・層間絶縁樹脂厚についてもA10が最も薄く、Exynos8895とSnapdragon835の最小層間膜厚は同程度であるがExynos8895 のL2-L3間はキャパシタを内蔵しているため層間膜厚が82umと厚くなっている。
・Snapdragon835のL2のプレーン層の一部に棒状の特殊なパターンが形成されている。
・特殊パターンの用途が不明のため、特殊パターンの目的については別途解析が必要である。
Table 2-2 測定結果まとめ(Min)層構成

L1
L1-L2L2L2-L3L3L3-L4L4L4-L5L5

最小パッド径(φ )
最小配線幅/最小配線間隔膜厚最小ビア径(φ )膜厚
最小パッド径(φ )
最小配線幅/最小配線間隔
膜厚
最小ビア径(φ )膜厚最小パッド径(φ )
最小配線幅/最小配線間隔
膜厚
最小ビア径(φ )膜厚最小パッド径(φ )
最小配線幅/最小配線間隔
膜厚
最小ビア径(φ )膜厚最小パッド径(φ )
最小配線幅/最小配線間隔
膜厚

サイズ[µm]Galaxy S8
Snapdragon835
EXYNOS8895
97
117
10/11
20/12
22115568292997
146
22/27
23/26
14117265358297
104
17/17
19/22
161058
27120
21/19
14-

iPhone 7
A10
71
16/44
5.4
244.7
33
9/11
4.7
247.5
34
9/23
4.3
236.5
33
10/10
4.6
106
7.5
217
133/129
6.8

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2.解析結果まとめ
・Snapdragon835の下段パッケージはチップの側面を覆うようにアンダーフィルが形成されており、モールド樹脂で封止されている。
・Exynos8895の下段パッケージはチップを覆うようにモールド樹脂で封止後、モールド樹脂の一部に穴あけ加工を行い接続部材(円柱状はんだバンプ)を配置している。
・Exynos8895のチップ上面には接着シートが採用されている。
・Exynos8895の上基板と下基板隙間にはモールド樹脂とは異なる樹脂(接着部材)が埋め込まれている。
Snapdragon835

Exynos8895

上基板
パッケージ-PCB

モールド樹脂接着シート

ソルダーレジスト
アンダーフィル

接着部材

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モールド樹脂Page

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3.考察

Snapdragon835

MCeP

Exynos8895

422um

部品内蔵パッケージ534um

1)接続部材・【Snapdragon】シリーズを製造しているQualcommは新光電気工業(株)とライセンス契約を結んでおり、Snapdragon810シリーズからMCePを採用している。本製品にもMCepを使用していると考えられる。
・Snapdragon835はCuコアボールを用いることでスペースの確保が容易であり、はんだバンプに比べて変形しづらく、反り耐性が向上していると考えられる。
・Exynos8895はMCePに類似した構造であるが、Cuコアボールではなく、円柱状はんだバンプを採用している。
・Cuコアボールは球状であるため、上下基板間と直径が同程度になり、バンプピッチを調整しにくいと考えられる。
・Snapdragon835とExynos8895の断面構造からSnapdragon835に採用されている部品内蔵パッケージ(MCeP)の方が少ない工程数で製造されていると考えられる。
上基板

Exynos8895

Snapdragon835

チップ

Cuコアボール

Cuコアボール
Embedded Layer

MCeP特徴※³・上基板, 下基板, 埋め込み層からなる3層構造•Cuコアボールによる電気的、機械的接続•埋め込み層へのモールド樹脂封止による 高剛性、低反り、高信頼性•小型、低背Snapdragon835
断面イメージ図(MCeP) 下基板

Exynos8895
断面イメージ図

はんだバンプ※² ： http://www.sangyo-times.jp/article.aspx?ID=1381※³ ： エレクトロニクス実装学会誌 Vol.20 No.6 2017 P418～423

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3.考察2)受動素子
・Snapdragon835は受動素子を裏面実装しており、Exynos8895は基板内実装である。裏面実装は外部端子との関係で実装できる箇所が制限される。一方、基板内実装は層内であれば配置する場所は制限されにくい。
・裏面実装は実装箇所が限定されるため、配線距離が長くなる傾向にある。基板内実装は実装箇所が制限されにくいため、配線の最適化が可能になると考えられる。

Snapdragon835

Exynos8895

上段パッケージ
PoP
下段パッケージ

下段パッケージ

下段パッケージ基板内実装

裏面実装

PoPイメージ図

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3.考察3)概略図※ Snapdragon835とExynos8895のそれぞれについて特徴的な部分を赤文字で記載

モールド樹脂メモリー

ワイヤーボンディング
上段パッケージ

上段パッケージ

下段パッケージ

下段パッケージ
PoP
上基板
はんだ＋
Cuコアボールチップ
アンダーフィル

キャパシタ(裏面実装)

下基板

接着シート

接着部材
Cuピラー

キャパシタ(基板内実装)

はんだバンプ
円柱状はんだバンプ

Exynos8895

Snapdragon835

Galaxy S8 搭載プロセッサ 断面イメージ図(Snapdragon835/Exynos8895)

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4.製品概要
4-1 Snapdragon835
・ Snapdragon835 断面構造
（特徴的な部分をピックアップ）
上段パッケージ
下段パッケージ

断面加工箇所1

断面加工箇所2

モールド樹脂上基板

MCeP
アンダーフィル
下基板キャパシタ※上下基板間接続は、はんだ＋Cuコアボールである。

※チップ下部及び端部付近にアンダーフィルが形成されている。
※端部のアンダーフィルは幅広く形成。

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4.製品概要
4-2 Exynos8895
・ Exynos8895 断面構造
（特徴的な部分をピックアップ）
上段パッケージ
下段パッケージ

断面加工箇所1

断面加工箇所2
接着部材

下段パッケージ
下段パッケージ

円柱状はんだバンプ

キャパシタ※上下基板の接続は円柱状はんだバンプである。

※下段パッケージの下基板内に素子を内蔵している。

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5.外観観察5-1 Snapdragon835
裏面実装素子12.0mm13.0mm●●Fig. 5-1-1 Snapdragon835 外観写真 (表面/裏面)

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Galaxy S8 搭載プロセッサ実装構造解析5.外観観察
5-3 A1014.3mm

キャパシタ

15.6mm3000 μm

Fig. 5-3-1 A10 外観写真 (表面/裏面)

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6.断面観察Fig. 6-1 Snapdragon835 断面OM像(断面加工箇所1)

Fig. 6-2 Snapdragon835 断面OM像(断面加工箇所2)

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7.断面詳細観察(下段パッケージ)
7-1 Snapdragon835

22µm
29µm
Cuコアボール

モールド樹脂Fig. 7-1-10

下基板

14µm
35µm

16µm

はんだ

Fig. 7-1-8 断面SEM像(Cuコアボール)

Fig. 7-1-9 断面SEM像(下基板)

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7.断面詳細観察(下段パッケージ)
7-2 Exynos8895

内部電極

内部電極
Fig. 7-2-12 断面OM像(キャパシタ)Fig. 7-2-13 断面OM像(キャパシタ)LTEC CORPORATION

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8.平面詳細観察(下段パッケージ)
8-1 Snapdragon835

Fig. 8-1-2

Fig. 8-1-3

Fig. 8-1-1 平面OM像(L1層)※Snapdragon835はパッケージの半分で平面解析を実施
L1
L1-L2
L2
L2-L3
L3

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Table 8-1-1 測定結果
層構成
最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
最小ビア径(φ )最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
最小ビア径(φ )最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
外部端子数サイズ[µm]9710/11559722/27729717/17849個

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8.平面詳細観察(下段パッケージ)
8-1 Snapdragon835

97µm

10µm

11µm

Fig. 8-1-2 平面OM像(L1層拡大)

Fig. 8-1-3 平面OM像(L1層拡大)※最小部のみ拡大像を掲載

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8.平面詳細観察(下段パッケージ)
8-1 Snapdragon835

Fig. 8-1-4 平面OM像(L2層)※L2層に赤枠の部分に棒状の特殊なパターンが形成されているため掲載。

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8.平面詳細観察(下段パッケージ)
8-2 Exynos8895

L1
L1-L2

Fig. 8-2-3

L2
L2-L3
L3
L3-L4
L4

Fig. 8-2-2

Table 8-2-1 測定結果
層構成
サイズ[µm]
最小パッド径(φ )116
最小配線/最小配線間隔20/11
最小ビア径(φ )68
最小パッド径(φ )146
最小配線/最小配線間隔
23/25
最小ビア径(φ )65
最小パッド径(φ )104
最小配線/最小配線間隔
19/21
最小ビア径(φ )58
最小パッド径(φ )120
最小配線/最小配線間隔
21/18
外部端子数1136(個)Fig. 8-2-1 平面OM像(L1層)

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8.平面詳細観察(下段パッケージ)
8-2 Exynos8895

20µm
116µm

11µm

Fig. 8-2-2 平面OM像(L1層-拡大)Fig. 8-2-3 平面OM像(L1層-拡大)※最小部のみ拡大像を掲載

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8.平面詳細観察(下段パッケージ)
8-3 A10

Fig.8-3-2L1L1-L2L2L2-L3L3L3-L4L4L4-L5

Fig.8-3-3L5Table 8-3-1 測定結果
層構成
最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
最小ビア径(φ )最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
最小ビア径(φ )最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
最小ビア径(φ )最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
最小ビア径(φ )最小パッド径(φ )最小配線/最小配線間隔
外部端子数サイズ[µm]
71
16/44
2433
9/11
24349/23
2333
10/10
106
217
133/1291407(個)Fig. 8-3-1 平面OM像(L2層)

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