¿Qué tipo de componentes son manchas negras en una PCB?

Se llama chip a bordo. La matriz está pegada a la placa de circuito impreso y los cables se unen desde ella a las almohadillas. El software de PCB Pulsonix que uso lo tiene como un extra opcional.

El principal beneficio es el costo reducido, ya que no tiene que pagar por un paquete.

Como dijo Leon, la técnica se llama Chip-on-board (COB). Haces exactamente lo mismo para unir la matriz directamente a la PCB como lo harías para unir los pines en un paquete IC. Ahorro: no se necesita paquete. (También podría decir que no hay que soldar, pero eso tiene que hacerse de todos modos, así que eso no es realmente algo en lo que se ahorre).
COB no es rentable para series pequeñas y, con algunas excepciones, solo lo verá en productos producidos en masa (100k~1M/año).
El blob es una resina epoxi para proteger mecánicamente el IC con la unión; los cables de unión son muy delgados (tan delgados como 10$\mu$m para alambre de oro) y por lo tanto extremadamente frágil. Otra forma de protección que ofrece es la protección de ingeniería inversa . Esto no es infalible (la resina se puede quitar), pero es mucho más difícil aplicar ingeniería inversa que simplemente desoldar un circuito integrado.

Ejemplo de protección IP: hasta hace unos años, las FPGA siempre necesitaban una memoria serie externa para cargar su configuración. Esta configuración podría ser un diseño de producto casi completo y, por lo tanto, costoso. Sin embargo, simplemente tocando la comunicación entre FPGA y la memoria de configuración, todos podrían copiar el diseño. Esto se puede evitar combinando COB FPGA + memoria bajo una sola mancha de epoxi.

nota: la matriz en un BGA también está unida a una placa de circuito impreso delgada, que enruta las señales desde los bordes de la matriz hasta la rejilla de bolas en la parte inferior. Este PCB es la base del paquete de BGA.

Es un "Chip a bordo". Es un cable ic unido directamente a la placa y luego protegido con algo de epoxi (la "cosa negra").

Sé que esta es una vieja pregunta, pero hay un aspecto de COB que no se mencionó. El problema es que debe comenzar el ensamblaje con Known-Good-Die. Los componentes de circuitos integrados casi siempre se prueban después de empaquetarlos. Simplemente es más fácil manejar un componente empaquetado que colocar pequeñas sondas en el chip sin empaquetar. Este es un problema para COB porque si coloca un chip no probado, potencialmente tendrá que desechar un ensamblaje completo si ese chip resulta ser malo. Entonces, COB generalmente debe usar KGD. La prueba del chip generalmente se realiza en el nivel de la oblea, antes de que el troquel se corte en cubitos (separe con una sierra). Desafortunadamente, esta prueba suele ser lenta y costosa (en relación con las pruebas en paquetes), por lo que consume parte del ahorro potencial de costos de COB.