用于互连服务器体系结构上的模块化系统的液态金属互连技术方案

本发明专利技术涉及用于互连服务器体系结构上的模块化系统的液态金属互连。公开了一种电子系统和相关方法。在一个示例中，一种电子系统包括：处理器封装，其包括至少一个处理器集成电路（IC）；中介层，其包括导电中介层互连；第一液态金属阱阵列，其包括布置在处理器封装和中介层之间的多个液态金属阱，其中第一液态金属阱阵列附接到处理器封装的表面并且附接到中介层互连以及中介层的第一表面；印刷电路板（PCB），其附接到中介层互连以及中介层的第二表面；第二液态金属阱阵列，其包括附接到中介层互连以及中介层的第一表面的第一表面；以及第一伴随部件封装，其附接到第二液态金属阱阵列的第二表面。列的第二表面。列的第二表面。

【技术实现步骤摘要】
用于互连服务器体系结构上的模块化系统的液态金属互连


[0001]本文中描述的实施例总体上涉及集成电路（IC）的封装。一些实施例涉及使用液态金属结构的IC的互连。

技术介绍

[0002]传统服务器和封装体系结构创新已经被约束，主要是由于处理单元（例如，诸如中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、基础设施处理单元（IPU）等之类的XPU）与服务器系统的其余部分的互连的挑战。对高密度互连的期望已经导致通常承受持续的机械负载力以维持CPU与基板（例如，母板）之间的电连接的互连类型（例如，平面栅格阵列（LGA）插座）。该力与所需的连接数量成正比。随着连接数量增长得更大，基板上的部件所消耗的面积增加，并且专用于机械负载的面积显著增加，以在基板没有过度弯曲的情况下维持负载。目前，服务器互连的范围可以在4000与6000个连接之间，从而需要300磅力（300lbf）到600lbf，以维持可以使用15与20平方英寸之间的基板空间的电气路径。这大大地限制了部件直接在基板上的共同定位，从而限制了可以提供性能中的实质增益的体系结构方案。解决互连问题的一种方法是增加处理器封装的功能性，使得信号/功能保留在处理器封装内，并且到处理器封装的互连的数量被减少。
[0003]然而，通过将更多部件直接集成到处理器封装中来增加处理器封装的功能性导致了类似的挑战，因为处理器封装的物理大小会增加以容纳附加的管芯。这导致了机械负载硬件的增长以避免更大的处理器封装，从而推动了用于机械负载的增加的跨度和更大的禁区。为了最小化这种影响，所述特征被放置成与非常紧凑/密集的永久性互连非常靠近。因此，处理器封装的总体成品率损失会随着复杂性增加而增加，从而推高总体处理器制造成本。期望具有一种解决这些担忧和其他技术挑战的IC封装解决方案。
附图说明
[0004]图1A和1B是根据一些示例实施例的处理器封装和母板之间的液态金属互连（LMI）的示例的图示。
[0005]图2是根据一些示例实施例的对于片上系统有用的互连的方法的侧视图的图示。
[0006]图3是根据一些示例实施例的用于片上系统互连的液态金属互连方法的侧视图的图示。
[0007]图4是根据一些示例实施例的液态金属互连方法的另一个示例的侧视图的图示。
[0008]图5是根据一些示例实施例的液态金属互连方法的另一个示例的侧视图的图示。
[0009]图6A
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6B图示了根据一些示例实施例的液态金属互连方法的另一个示例。
[0010]图7A
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7B图示了根据一些示例实施例的液态金属互连方法的另一个示例。
[0011]图8是根据一些示例实施例的包括液态金属互连的电子器件的制造方法的方法示例的流程图。
[0012]图9
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10图示了根据一些示例实施例的中介层上系统组件的示例。
[0013]图11是根据一些示例实施例的中介层上系统组件的另一个示例的侧视图的图示。
[0014]图12
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15图示了根据一些示例实施例的中介层上系统组件的附加示例。
[0015]图16是根据一些示例实施例的中介层上系统体系结构的另一个示例的侧视图的图示。
[0016]图17是根据一些示例实施例的包括液态金属互连的系统的另一个示例的侧视图的图示。
[0017]图18是根据一些示例实施例的制造具有中介层上系统体系结构的电子器件的方法的示例的流程图。
[0018]图19是根据一些示例实施例的包括液态金属互连的系统的另一个示例的侧视图的图示。
[0019]图20是根据一些示例实施例的具有中介层上系统体系结构的电子系统的另一个示例的侧视图的图示。
[0020]图21
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23图示了根据一些示例实施例的中介层上系统组件的附加示例。
[0021]图24是根据一些示例实施例的制造具有中介层上系统体系结构的电子系统的方法的另一个示例的流程图。
[0022]图25图示了根据一些示例实施例的可以并入液态金属互连的系统以及方法。
具体实施方式
[0023]以下描述和附图充分图示了特定实施例，以使得本领域技术人员能够实践它们。其他实施例可以并入结构、逻辑、电气、过程和其他改变。一些实施例的部分和特征可以被包括在其他实施例的部分和特征中，或者代替其他实施例的部分和特征。权利要求中阐述的实施例涵盖了这些权利要求的所有可用等同物。
[0024]如先前本文中所解释，期望在不增加成品率损失的情况下增加处理器封装（或任何涉及高成本部件的组件）的物理大小。部件之间的非永久性互连将提高成品率，但是非永久性互连解决方案通常具有不太合期望的电气性质，诸如由于高接触电阻导致的功率消耗增加、由于环路电感导致的压降增加、以及由于接触几何形状导致的信号损失和时延增加。
[0025]图1A是处理器封装102和母板104之间的液态金属互连（LMI）的示例的图示。LMI包括两半，液态金属阱阵列（liquid metal well array）106和引脚栅格阵列插座108。液态金属阱阵列106包括与引脚栅格阵列插座108的引脚109相接触的液态金属阱。液态金属阱阵列106的液态金属可以是具有在室温处或接近室温的熔点的任何金属。一些示例包括铯、镓和铷。在一些示例中，液态金属是镓和铟的合金。液态金属也可以是共晶，共晶是具有在室温处或接近室温的熔点的合金。
[0026]LMI提供了用于将部件直接集成到处理器封装102的非永久性零力互连。LMI提供了与部件之间的直接焊料连接相当的电气性质，并且在形状上是紧凑的，从而允许高密度功能性，而没有显著的封装增长。LMI提供了体系结构灵活性，而不会增加诸如处理器之类的高价格部件的成品率损失。
[0027]在图1A的示例中，液态金属阱阵列106附接到处理器封装102，而引脚栅格阵列插座108焊接到母板104。部件的位置可以颠倒。液态金属阱阵列106可以直接附接到母板104，并且引脚栅格阵列插座108可以附接到处理器封装102。在一些示例中，密封膜或盖密封件
110可以用于将液态金属保持在位，直到形成附接。
[0028]图1B是图1A的示例处理器封装的图示，其中添加了散热器112和用于机械保持的机械负载机构114（例如夹具）。LMI方法可以扩展成与处理器封装一起使用，作为用于创建片上系统（SoC）体系结构的伴随器件和部件的细间距可分离互连。
[0029]图2是对于片上系统有用的常规互连方法的侧视图的图示。该电子封装包括处理器IC 216和伴随部件封装220，伴随部件封装220使用焊料凸块223或直接铜到铜键合被安装在封装衬底222的顶表面上。伴随部件封装220是包括对于处理器IC的功能性的伴随部件的电子封装。示例包括一个或多个存储器IC、现场可编程门阵列（FPGA）、输入输出（I/O）控制器等。伴随部件封装220使用封装衬底222的电气互连而电连接到处理器IC 216。在图2的示例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子系统，包括：处理器封装，其包括至少一个处理器集成电路（IC）；中介层，其包括导电中介层互连；第一液态金属阱阵列，其包括布置在处理器封装和中介层之间的多个液态金属阱，其中第一液态金属阱阵列附接到处理器封装的表面并且附接到中介层互连以及中介层的第一表面；印刷电路板（PCB），其附接到中介层互连以及中介层的第二表面；第二液态金属阱阵列，其包括附接到中介层互连以及中介层的第一表面的第一表面；以及第一伴随部件封装，其附接到第二液态金属阱阵列的第二表面，其中第一伴随部件封装包括对于处理器IC的伴随部件。2.根据权利要求1所述的电子系统，其中中介层是引脚栅格阵列插座，并且PCB是母板。3.根据权利要求1所述的电子系统，其中中介层包括多个引脚，并且第一液态金属阱阵列的间距与中介层的引脚的间距相同，并且第二液态金属阱阵列的间距比第一液态金属阱阵列的间距更细。4.根据权利要求1所述的电子系统，其中第二液态金属阱阵列的液态金属阱附接到中介层的第一表面上的导电柱以及伴随部件封装的导电柱。5.根据权利要求1所述的电子系统，其中第二液态金属阱阵列在第一表面上包括固态金属接触焊盘，所述固态金属接触焊盘使用焊料凸块附接到中介层的第一表面；以及其中第二液态金属阱阵列的液态金属阱在液态金属阱阵列的第二表面处附接到伴随部件封装的导电柱。6.根据权利要求1所述的电子系统，其中第一液态金属阱阵列的液态金属阱附接到中介层的引脚和处理器封装的导电柱。7.根据权利要求1所述的电子系统，其中第一液态金属阱阵列在第一表面上包括固态金属接触焊盘，所述固态金属接触焊盘使用焊料凸块附接到处理器封装的表面；以及其中第一液态金属阱阵列的液态金属阱在第一液态金属阱阵列的第二表面处附接到中介层的引脚。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的电子系统，包括直接附接到中介层的第一表面的第二部件封装，其中第二伴随部件封装包括对于处理器IC的第二伴随部件。9.根据权利要求8所述的电子系统，其中第一和伴随部件封装中的至少一个包括存储器IC。10.根据权利要求8所述的电子系统，其中第一和伴随部件封装中的至少一个包括现场可编程门阵列（FPGA）。11.根据权利要求8所述的电子系统，其中第一和伴随部件封装中的至少一个包括电压调节器电路。12.根据权利要求8所述的电子系统，其中第一和伴随部件封装中的至少一个包括高速输入
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输出（HSIO）连接器。
13.一种形成电子器件的方法，所述方法包括：将第一液态金属阱阵列的第一表面附接到包括至少一个处理器集成电路（IC）的处理器封装；将第一液态金属阱阵列的第二表面附接到中介层的第一表面并且附接在中介层的导电互连中；将中介层的第二表面和中介层的互连附接到印刷电路板（PCB）；将第二液态金属阱阵列的第一表面附接到中介层互连以及中介层的第一表面；以及将伴随部件封装附接到第二液态金属阱阵列的第二表面，其中第一伴随部件封装包括对于处理器IC的伴随部件。14.根据权利要求13所述的方法，其中附接第一液...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：