有源桥接装置制造方法及图纸

用于利用有源桥将小芯片耦合到微芯片的技术和机制。有源桥包括提供先前可以位于微芯片和/或小芯片上的各种功能和能力的电路。此外，有源桥可以利用直接键合技术经由“本机互连”耦合到微芯片和小芯片。利用有源桥以及有源桥到微芯片和小芯片的直接键合技术，互连的间距可以大大减小，从毫米间距减小到可以在小于1微米到大约5微米的范围内的精细间距。于1微米到大约5微米的范围内的精细间距。于1微米到大约5微米的范围内的精细间距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源桥接装置

技术介绍

[0001]在微电子系统中，电子电路是在半导体材料(诸如硅)的晶片上制造的。带有电子电路的晶片可以键合到一个或多个其他晶片，键合到个体裸片，或者自身被切割(单片化)成多个裸片，每个裸片包含电路的副本。具有功能集成电路的每个裸片称为微芯片或“芯片”。当功能库中的特定功能被分配给个体芯片时，或者当大型单片芯片由一组较小芯片模拟时，这些较小芯片或具有特定或专有功能的芯片可以称为“小芯片”。如本文中使用的，除非另有说明，否则小芯片是指位于单个裸片上的完整子系统(知识产权核心)(IP核心)、可重用逻辑单元、存储器和/或其他电路系统。小芯片库可以提供常规或成熟的IP块功能。
[0002]通常，微芯片和小芯片需要标准接口来彼此通信和交互、以及与构成微电子器件的更大微电子布局通信和交互。这样的标准接口的使用在业界是意料之中的，并且是理所当然的。业内认为，需要输入和输出(I/O)的每个逻辑块都将通过标准接口进行工作，该标准接口至少包括某种I/O协议，通常包括电平移位、信号放大和标准ESD保护。本文中使用的“标准接口”表示“两个系统或系统的部分之间的互连点，例如，处理器与外围设备之间的互连点，在该互连点处，物理、电气和逻辑参数符合预定值。基于制造商、行业或国际使用情况，接口可以被归类为标准接口。处理器的I/O通道可以被归类为标准接口，因为它们对于该类型的处理器是通用的，或者对于多种类型的外围设备是通用的——但它们可以特定于制造商。一些接口实际上是行业标准，并且可以用于连接不同供应商的设备。其他接口通过行业协会或国际委员会或财团内的协议进行标准化”(《2004年计算词典》，最初由牛津大学出版社于2004年出版)。这些的示例是LPDDR、DDR、PCI
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Express和MIPI。
[0003]微芯片上的空间非常宝贵。具有缺陷的机会随着裸片面积的增加而呈指数级增加。因此，可以在其他设备(例如，小芯片)中提供的各种功能和接口可以节省微芯片上的空间，从而允许在微芯片上提供更大的电路、其他电路和/或其他功能、或减小给定小芯片的面积。目前，在某些配置中，小芯片安装在微芯片上。微电子器件的其他设计包括以并排配置进行安装的微芯片和小芯片，例如，小芯片与微芯片在同一平面内并且围绕微芯片的外围。在一些情况下，由于小芯片与微芯片的连接受到限制，这些配置可能导致更高的延迟，从而导致性能的限制。
附图说明
[0004]下面参考附图给出详细描述。在附图中，附图标记的最左边的(多个)数字表示附图标记首次出现的附图。在不同的附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。附图中描绘的系统没有按比例缩放，并且附图中的组件可以被描绘为彼此不按比例。
[0005]图1A
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图1E示意性地示出了微电子器件的示例，该微电子器件包括被配置为片上系统(SoC)的微芯片和使用有源桥耦合到微芯片的多个小芯片。
[0006]图2示出了使用图1A
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图1E的微电子器件的基础裸片(例如，微芯片)与辅裸片(例如，小芯片)之间的有源桥裸片进行信号驱动的流程图。
具体实施方式
[0007]概述
[0008]本公开描述了利用有源桥耦合到微芯片的小芯片的示例布置。有源桥包括提供先前可以位于微芯片和/或小芯片上的各种功能和能力的电路。此外，在一些示例中，有源桥可以利用直接键合技术经由“本机互连”耦合到微芯片和小芯片。将有源桥耦合到微芯片的其他示例包括纳米颗粒互连接口和微泵技术。利用有源桥以及有源桥到微芯片和小芯片的直接键合技术，互连的间距可以大大减小，从毫米间距减小到小于20微米的精细间距。在一些示例中，间距可以在约5微米至约1微米的范围内，而在一些示例中，间距可以小于1微米。这可以通过提高速度和减少延迟来大大提高包括利用有源桥和直接键合技术耦合到小芯片的微芯片的微电子器件的性能。
[0009]本文中使用的“标准接口”符合上文背景部分中给出的字典定义，并且更简单地说，是指“为满足与裸片外部的其他组件或信号进行接口、连接或通信的行业或联盟规范而添加到裸片的核心逻辑不动产或功能的附加硬件、软件、布线、逻辑、连接或表面积。”本文中使用的“直接键合”是指直接接触金属对金属键合、氧化物键合或两种金属之间的熔融键合，诸如直接接触的两个铜导体之间的铜对铜(Cu
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Cu)金属键合，具有至少部分晶格内聚。这样的直接键合可以通过混合键合技术(诸如)(直接键合互连)技术(将在下面描述)和其他金属键合技术(Invensas bonding Technologies，Inc.，一家位于加利福尼亚州圣何塞的Xperi Corporation公司)来提供。本文中使用的“核心”和“核心侧”是指特定裸片的功能逻辑处存在的位置、信号和/或电平，而不是由联合体定义的附加标准接口的位置、信号和/或电平。因此，如果信号在特定裸片的核心功能逻辑级别操作，则该信号是原始的或“原生的”，而无需进行某些修改，诸如附加串行化、添加的静电放电(ESD)保护，除非由特定电路固有地提供；具有非串行化数据路径，可以通过简单的锁存器、触发器或导线跨裸片进行耦合，没有强加的输入/输出(I/O)协议等等。然而，本机信号可能经历电平移位或电压调节，以便在异质铸造起源的裸片之间进行适配，并且仍然是本机信号，如本文中使用的。本文中使用的“有源”(有源基础裸片)与半导体领域中有源的通常含义一致，与“无源”相对而言。有源组件包括晶体管逻辑和放大组件，诸如晶体管。另一方面，无源组件不会将净能量引入电路中，也不会使用原始电源，除了来自与无源电路连接的其他电路的电源。虽然本文中阐述的技术通常是指有源裸片，但是这些技术也可以应用于无源器件并且享有相同或类似的益处。
[0010]用于从裸片的芯片侧传导这样的本机信号的本机互连可以提供通过两个或更多个跨裸片边界设置的连续电路，而无需放大或修改本机信号，除非需要适应不同制造工艺的裸片。从信号角度来看，一个裸片的IP核的本机信号经由直接键合本机互连直接传递到其他裸片，例如有源桥，而不修改本机信号或忽略本机信号的修改，从而放弃标准接口和联合体强加的输入/输出协议。
[0011]有源桥可以作为被配置为存储器的小芯片的加速器小芯片，并且如上所述，在微芯片与小芯片之间提供接口。例如，代替1024引脚接口(加上寻址线)，通过将接口移动到有源桥，可以提供多达50000个引脚接口。这提供了更精细的间距，并且通过将接口移动到更靠近微芯片的处理器的位置来提高速度。例如，在先前的配置中，处理器与存储器之间的线可以是6毫米或更大。此外，微芯片(和/或小芯片)上的在先前配置或布置中用于将用于大
接口IP的专用电路(ASIC)的关键区域现在可以用于微芯片和甚至小芯片上的其他电路系统和功能。例如，通过使用有源桥，可以实现用于微芯片上的其他处理器和/或功能的附加空间的50％或更多的增加。
[0012]在其中小芯片是高带宽存储器(HBM)的配置中，有源桥可以包括静态随机存取存储器(SRAM)或其他存储器，这些存储器可以用于在将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微电子器件，包括：基础裸片，被配置为片上系统(SoC)；辅裸片，定位在所述基础裸片的外围；以及有源桥裸片，将所述辅裸片与所述基础裸片耦合，并且所述有源桥裸片包括被配置为主动执行至少一个功能的有源电路系统。2.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述辅裸片被配置为高带宽存储器(HBM)。3.根据权利要求2所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片被配置为使得所述至少一个功能在所述基础裸片与所述辅裸片之间提供缓冲。4.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片经由直接键合互连(DBI)耦合到所述基础裸片，并且所述有源桥裸片经由DBI耦合到所述辅裸片。5.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片被配置为使得所述至少一个功能在所述基础裸片与所述辅裸片之间提供接口。6.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片被配置为使得所述至少一个功能为所述基础裸片和所述辅裸片提供物理(PHY)层和控制器功能。7.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片被配置为使得所述至少一个功能提供高速缓存。8.根据权利要求7所述的微电子器件，其中所述辅裸片被配置为SoC。9.根据权利要求8所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片被配置为使得所述至少一个功能在所述基础裸片与所述辅裸片之间提供缓冲。10.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述有源桥裸片被配置为使得所述至少一个功能提供以下中的至少一项：(i)所述基础裸片与所述辅裸片之间具有电平移位的互连，(ii)所述基础裸片与所述辅裸片之间的重新计时，(iii)所述基础裸片与所述辅裸片之间的时钟门控，(iv)所述基础裸片与所述辅裸片之间的电压门控，或(v)所述基础裸片与所述辅裸片之间的时钟分配。11.一种微电子器件，包括：基础裸片，被配置为片上系统(SoC)；辅裸片，定位在所述基础裸片的外围，所述辅裸片被配置为存储器；以及有源桥裸片，包括被配置为主动执行至少一个功能的有源电路系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：伊文萨思公司，
类型：发明
国别省市：