用于提供集成电路管芯的堆叠式布置的器件、方法和系统技术方案

用于提供集成电路(IC)管芯堆叠的互连电路的技术和机制。在一个实施例中，第一IC管芯的第一集成电路被配置为经由第一IC管芯的第一互连耦合到第二IC管芯的第二集成电路。当第一IC管芯和第二IC管芯彼此耦合时，第一IC管芯的第二互连进一步耦合到第二集成电路，其中第二互连耦合到第一IC管芯的两个相对侧中的每一侧。在另一个实施例中，第二集成电路包括处理器逻辑单元，并且第一集成电路被配置为缓存数据以供处理器逻辑单元访问。在另一个实施例中，第一集成电路包括输电电路和封装上输入输出接口，以缓存数据以供处理器逻辑单元以较高的带宽和较低的功耗进行访问。

Devices, methods and systems for providing stacked arrangement of integrated circuit cores

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供集成电路管芯的堆叠式布置的器件、方法和系统
本文描述的实施例总体上涉及集成电路器件的领域，且更具体地但非排他地，涉及用于将电路与堆叠式管芯器件互连的方法和装置。
技术介绍
在可以将集成电路(IC)管芯更密集地封装在电路板表面上的情况下，可以减小所封装模块的尺寸和成本，并可以提高系统性能。一种提高封装密度的可能方法涉及将管芯彼此上下堆叠地放置以形成被称为堆叠式管芯器件或堆叠式芯片器件的三维堆叠。近年来，堆叠式管芯技术的扩散和多样性不断增加。这种管芯堆叠方案包括：堆叠多个尺寸逐渐减小的管芯以便于引线键合，或使用间隔物堆叠多个相同尺寸的管芯，或者采用斜切(beveling)技术或将“T-切割”管芯用于上部管芯。随着连续几代的半导体制造和封装技术在尺寸和集成度上的不断发展，期望在渐进的改进方面获得越来越高的额外提高，从而可以实现IC管芯堆叠设计的多样性。附图说明在附图的各图中通过示例而非限制的方式示出了本专利技术的各种实施例，其中：图1是示出根据实施例的集成电路器件的元件的截面图。图2是示出根据实施例的提供堆叠式IC管芯的功能的方法的要素的流程图。图3是根据实施例的IC管芯的堆叠式布置的透视图。图4是根据实施例的IC管芯的堆叠式布置的透视图。图5是根据实施例的IC管芯的堆叠式布置的透视图。图6是根据实施例的IC管芯的堆叠式布置的透视图。图7是根据实施例的IC管芯的堆叠式布置的透视图。图8是示出了根据实施例的计算设备的元件的功能框图。图9是示出根据实施例的示例性计算机系统的元件的功能框图。具体实施方式本文讨论的实施例多样地提供了用于IC管芯的技术和机制，以提供有源电路元件的功能和互连功能，这使得能够向或从另一IC管芯传递一个或多个电压和/或一个或多个信号。在一个实施例中，第一IC管芯被配置为以堆叠式配置与第二IC管芯耦合。第一IC管芯可以包括第一集成电路，该第一集成电路包括有源电路元件(例如，包括CMOS和/或其他晶体管)，以耦合到第二IC管芯的第二集成电路并与第二集成电路一起操作。在这样的实施例中，第一IC管芯可以进一步包括在第一IC管芯的相对侧之间提供直通连接的互连。当耦合到第二IC管芯时，第一IC管芯的第一部分可操作以用作硅中介层，例如，其中第一IC管芯的另一部分用于提供高速缓存、控制器、电压调节器和/或其他有源电路功能以与第二IC管芯一起操作。本文描述的技术可以在一个或多个电子设备中实现。可以利用本文描述的技术的电子设备的非限制性示例包括任何种类的移动设备和/或固定设备，诸如相机、蜂窝电话、计算机终端、台式计算机、电子阅读器、传真机、信息亭、膝上型电脑、上网本电脑、笔记本电脑、互联网设备、支付终端、个人数字助理、媒体播放器和/或记录器、服务器(例如，刀片服务器、机架安装服务器、其组合等)、机顶盒、智能电话、平板个人电脑、超移动个人电脑、有线电话、其组合等。更一般地，本文描述的技术可以在包括以堆叠式配置彼此布置的IC管芯的多种电子设备中的任何一种中使用。图1示出了根据实施例的包括IC管芯的堆叠式布置的系统100的侧视截面图。至少一个这样的IC管芯可以被耦合以提供以下二者：可被另一个IC管芯访问的有源电路元件，以及中介层型功能，中介层类型功能传递一个或多个电压和/或一个或多个信号以使用所述另一个IC管芯来进行其通信。图1中包括的插图示出了系统100的一个区域101的详细视图。作为举例说明而非限制，系统100可以包括IC管芯130和耦合到其上的一个或多个其他IC管芯150a(和/或150b)的堆叠式布置。例如，系统100可以在顶部上包括多个并排的IC管芯150a/150b，每个IC管芯都连接到下面的单个IC管芯130。IC管芯130的侧面132可以具有设置在其中或在其上的第一触点180(例如，包括金属焊盘、微凸块焊点等)，其中IC管芯130被配置为经由第一触点180耦合到接口硬件，接口硬件被设置在IC管芯150a(和/或150b)的相对侧之中或之上。类似地，IC管芯130可进一步包括第二触点170，其设置在与侧面132相对的另一侧134之中或之上。在一些实施例中，第二触点170可有助于将IC管芯130额外地耦合到封装衬底120。封装衬底120示出了包括陶瓷、有机和/或其他合适的绝缘体材料的各种结构中的任意种，以向IC管芯130提供物理支撑。封装衬底120的图案化导体(未示出)可以以各种方式延伸穿过这种绝缘体材料，以便于向和/或从IC管芯130发送一个或多个电压或信号。这样的导体-例如，包括铜、金、银等-可以通过图案化的金属层和以各种方式耦合到其上的过孔形成。封装衬底120可以包括从常规封装衬底设计调整而来的结构-例如，其中封装衬底120具有内核或可替换地是无内核的。系统100可以另外或替代地包括各种引线键合和/或其他互连结构中的任意种(未示出)，以便以各种方式来促进IC管芯130、150a(和/或150b)中的一些或全部与封装衬底120彼此电耦合。在一些实施例中，设置在封装衬底120的底侧之中或之上的额外触点160可以有助于将封装衬底120进一步耦合到一个或多个其他结构，诸如所示的举例说明性印刷电路板(PCB)110。PCB110可以由此经由封装衬底120的导体耦合到IC管芯130、150a(和/或150b)。然而，系统100可以可替代地省略PCB110-例如，在系统100是要经由触点160耦合到PCB110的封装IC器件的情况下。在一些实施例中，系统100可以进一步省略封装衬底120。IC管芯150a(和/或150b)可以包括集成电路152a(和/或152b)，其可操作以访问堆叠式布置的其他电路和/或以其他方式与堆叠式布置的其他电路一起操作-例如，其中所述其他电路包括IC管芯130的举例说明性集成电路140。在这样的实施例中，集成电路140和集成电路152a(和/或152b)可以经由触点180中的一些触点彼此耦合。此外，集成电路152a/152b(和/或IC管芯150a/150b的其他电路)可以进一步-例如经由触点180中的其他触点和经由IC管芯130的互连结构142-耦合到触点170中的一些触点或全部触点。例如，互连结构142可以将触点180中的各个触点分别与触点170中相应的一个触点耦合。经由互连结构142的这种耦合中的一些或全部可以独立于IC管芯130的任何有源电路元件。集成电路152a(和/或152b)可以包括处理器逻辑单元，诸如中央处理单元和/或图形处理器的一个或多个内核。在这样的实施例中，电路140可以包括被配置为响应于所述处理器逻辑单元而操作(例如，通过接收来自所述处理器逻辑单元的请求并对所述请求进行服务)和/或以其他方式促进所述处理器逻辑单元的操作的各种有源电路元件中的任何种。作为举例说明而非限制，集成电路140可以包括数据高速缓存(在一些实施例中，包括分层高速缓存架构的多个级)，该数据高速缓存用于缓存数据以供集成电路152a/152b的处理器访问。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路(IC)管芯，包括：/n第一触点，其设置在所述IC管芯的第一侧之中或之上，其中，所述IC管芯被配置为经由所述第一触点耦合到第二IC管芯；/n第二触点，其设置在所述IC管芯的第二侧之中或之上，所述第二侧与所述第一侧相对；/n第一集成电路，其包括用于与所述第二IC管芯的第二集成电路通信的第一有源电路元件；/n第一互连，每个第一互连都延伸到所述第一侧和所述第二侧；以及/n第二互连，每个第二互连都耦合在所述第一侧和所述第一集成电路之间，其中，所述第一互连和所述第二互连中的每个互连都经由所述第一触点中相应的一个第一触点耦合到所述第二IC管芯。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成电路(IC)管芯，包括：
第一触点，其设置在所述IC管芯的第一侧之中或之上，其中，所述IC管芯被配置为经由所述第一触点耦合到第二IC管芯；
第二触点，其设置在所述IC管芯的第二侧之中或之上，所述第二侧与所述第一侧相对；
第一集成电路，其包括用于与所述第二IC管芯的第二集成电路通信的第一有源电路元件；
第一互连，每个第一互连都延伸到所述第一侧和所述第二侧；以及
第二互连，每个第二互连都耦合在所述第一侧和所述第一集成电路之间，其中，所述第一互连和所述第二互连中的每个互连都经由所述第一触点中相应的一个第一触点耦合到所述第二IC管芯。


2.根据权利要求1所述的IC管芯，其中，所述第二集成电路包括处理器。


3.根据权利要求1所述的IC管芯，其中，所述第一集成电路包括数据高速缓存。


4.根据权利要求1所述的IC管芯，其中，所述第一集成电路包括输电电路。


5.根据权利要求1所述的IC管芯，其中，所述第一集成电路包括协议栈。


6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的IC管芯，其中，所述第二集成电路包括处理器和存储器，并且其中，所述第一集成电路包括存储器控制器，以经由所述第二互连耦合到所述处理器和所述存储器中的每一个，所述存储器控制器向所述处理器提供对所述存储器的访问。


7.根据前述权利要求1-5中任一项所述的IC管芯，其中，所述第二集成电路包括处理器、存储器和输入/输出总线，并且其中，所述第一集成电路包括存储器控制器、输电电路和封装上输入输出(OPIO)接口组件中的每一个，所述第一集成电路经由所述第二互连耦合到所述处理器、所述存储器和所述输入/输出总线中的每一个，所述存储器控制器、所述输电电路和所述OPIO接口向所述处理器提供带宽较高且功耗较低的对所述存储器的访问。


8.一种方法，包括：
将第一集成电路(IC)管芯的第一互连中的每个第一互连，经由设置在所述IC管芯的第一侧之中或之上的第一触点中相应的一个第一触点耦合到第二IC管芯，所述第一互连中的每一个第一互连都延伸至所述第一IC管芯的所述第一侧和第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；以及
将所述第一IC管芯的第二互连中的每个第二互连，经由所述第一触点中相应的一个第一触点耦合到所述第二IC管芯，其中，所述第二互连耦合在所述第一IC管芯的第一集成电路与所述第二IC管芯的第二集成电路之间。


9.根据权利要求8所述的方法，还包括：经由所述第二侧将所述第一IC管芯耦合到封装衬底。


10.根据权利要求8所述的方法，还包括：在所述第一IC管芯和所述第二IC管芯上方沉积模塑料。


11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二集成电路包括处理器。


12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一集成电路包括数据高速缓存。


13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一集成电路包括输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·戈梅斯，M·博尔，G·J·欣顿，R·库马尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US