具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法，所述芯片架构：包括模块本体和温度传感器芯片，所述模块本体包括基板，所述基板上设置有若干个被监测芯片，所述温度传感器芯片设置有一个以上，位于相应的被监测芯片旁，温度传感器芯片通过位于基板内的内部连线与相应的被监测芯片连接，并传递其感知的被监测芯片的温度信息；外围控制模块根据温度传感器芯片感知的被监测芯片的工作温度变化，依据温度变化，动态控制各被监测芯片的工作参数，实现被监测芯片的动态热管理。所述芯片架构能够依据芯片温度，动态控制芯片的工作参数，降低芯片总动态功耗，提高芯片的可靠性和使用寿命。性和使用寿命。性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，电子设备向着小型化、轻型化、薄型化和低功耗的方向发展，对其中的电子元器件的集成度提出更高的要求。基于更先进工艺的片上系统（System on Chip，SoC）可以实现更高的集成度，在单片芯片中集成更多的晶体管，实现更复杂的功能；另一方面，系统级封装（System in Package，SiP）技术可以复用芯片，在一个封装内集成多个芯片，极大地提高封装集成度减小封装尺寸。与SoC技术相比，SiP技术的优势主要体现在周期短、成本低、研发难度低、可以实现异构工艺集成等，成为目前主流的先进封装技术。
[0003]如图1所示，典型的SiP封装芯片基本结构包括基板10，布置于基板之上的多个裸片101、102、103，基板和裸片之间通过引线键合（Wire Bond，WB）（W1）或倒装（FlipChip）的微凸点（C1）实现电气连接，基板内部通过布线层实现裸片之间的连接或引出到芯片的焊球12，芯片内部使用介电材料11填充。
[0004]基于SiP技术的芯片架构可以复用各成熟芯片，极大地提高集成度；同时也带来了封装内部散热问题，特别是各芯片散热不均匀问题，增加动态功耗，导致芯片的永久性损伤，降低封装可靠性影响使用寿命等。通过动态控制各芯片的任务负载、运行频率和电压等技术可以有效控制各芯片的工作状态；动态控制的方式通常有反应式和预测式两种，反应式方法依据芯片的状态被动采取动态控制措施；预测式方法采用一定的预测算法主动采取动态控制措施。反应式方法由于状态反馈存在一定的时间延迟，可能导致动态控制措施的滞后；预测式方法则存在预测准度和无法适应新的应用场景的问题。因此，研究和实现温度感知的芯片架构成为当前很有必要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够依据芯片温度，动态控制芯片的工作参数，降低芯片总动态功耗，提高芯片的可靠性和使用寿命的芯片架构、电子设备及制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种具有温度感知的芯片架构，包括模块本体和温度传感器芯片，所述模块本体包括基板，所述基板上设置有若干个被监测芯片，所述温度传感器芯片设置有一个以上，位于相应的被监测芯片旁，温度传感器芯片通过位于基板内的内部连线与相应的被监测芯片连接，并传递其感知的被监测芯片的温度信息；外围控制模块根据温度传感器芯片感知的被监测芯片的工作温度变化，依据温度变化，动态控制各被监测芯片的工作参数，实现被监测芯片的动态热管理。
[0007]进一步的技术方案在于：所述基板包括重布线层和积层绝缘层，所述重布线层为
所述基板的内部布线层，内部具有电气特性的内部连线，实现所述基板上所设置的芯片间互连或引出到重布线层下侧面的封装焊球，积层绝缘层的上表面形成有埋入温度传感器芯片的空腔，所述积层绝缘层的上表面设置有被监测芯片，所述空腔设置在被监测芯片旁，所述温度传感器芯片设置在所述空腔内，温度传感器芯片通过所述内连线与相应的被监测芯片连接。
[0008]进一步的技术方案在于：所述重布线层的下表面形成有若干个与其内部连线连接的焊球，所述被监测芯片设置有两个，分别为第一芯片和第二芯片，所述空腔设置有两个，分别为第一空腔和第二空腔，第一温度传感器芯片位于所述第一空腔内，第二温度传感器芯片位于所述第二空腔内，第一温度传感器芯片通过相应的内部连线与第一芯片的微凸点连接，第二温度传感器芯片通过相应的内部连线与第二芯片的微凸点连接。
[0009]进一步的技术方案在于：所述基板上布置有至少两个被监测芯片，每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片；各被监测芯片和温度传感器芯片与基板进行电气连接。
[0010]进一步的技术方案在于：所述基板上布置有至少两个相同的被监测芯片，即各被监测芯片为相同结构的；每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片，各被监测芯片和温度传感器芯片与基板进行电气连接。
[0011]进一步的技术方案在于：所述基板上布置有至少两个不相同的被监测芯片，即各被监测芯片为不相同结构的；每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片，各被监测芯片和温度传感器芯片与基板进行电气连接。
[0012]进一步的技术方案在于：所述基板上布置有至少两个被监测芯片，其中部分被监测芯片内置有温度传感器，因此内置有温度传感器的被监测芯片无需再配置对应的独立的温度传感器芯片，而未内置有温度传感器的被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片；各被监测芯片和温度传感器芯片与基板进行电气连接。
[0013]进一步的技术方案在于：所述基板上布置有至少两个被监测芯片；其中部分芯片为功耗较低、散热不多，或长期处于休眠不工作状态，该类被监测芯片无需配置对应的独立温度传感器芯片；而其余每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片；各被监测芯片和温度传感器芯片与基板进行电气连接。
[0014]本专利技术还公开了一种电子设备，包括所述的芯片架构，还包括控制模块，控制模块根据温度传感器芯片感知的被监测芯片的工作温度变化，依据温度变化，动态控制各被监测芯片的工作参数，实现被监测芯片的动态热管理。
[0015]本专利技术还公开了一种具有温度感知的芯片模块的制备方法，包括如下步骤：首先，设置一块基板，在所述基板的下表面依次形成临时键合层和载片，所述基板从下到上依次为重布线层和积层绝缘层；重布线层为所述基板的内部布线层，其内部具有电气特性的内部连接实现所述基板上所设置的被监测芯片间的互连或引出到封装焊球；积层绝缘层中设置有埋入温度传感器芯片的第一空腔和第二空腔；将第一温度传感器芯片和第二温度传感器芯片分别埋入到所述第一空腔和第二空腔中；将基板表面的第一芯片和第二芯片分别设置于所述积层绝缘层上；第一芯片、第二芯片和第一温度传感器芯片和第二温度传感器芯片通过重布线层内的内部连线进行电
气连接；通过对临时键合层进行解键合，除去底部的载片，然后在重布线层底部制作连接件，填充介电材料，最后划片成单颗的封装颗粒。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述芯片架构中的各个被监测芯片配置温度传感器芯片，从而使所述芯片架构可以感知各被监测芯片的工作温度变化，从而通过动态控制各被监测芯片的任务负载、芯片间通信流量、各芯片的频率或电压等方法，实施芯片的动态热管理，降低芯片总动态功耗，降低老化，提高芯片的可靠性和使用寿命。
附图说明
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0018]图1是典型SiP芯片芯片架构的示意图图2是本专利技术实施例中一种温度感知的芯片架构的结构示意图；图3a是本专利技术实施例所述方法中制作的芯片架构的剖视结构示意图；图3b是本专利技术实施例所述方法中制作的芯片架构的剖视结构示意图；图3c是本专利技术实施例所述方法中制作的芯片架构的剖视结构示意图；图3d是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有温度感知的芯片架构，其特征在于：包括模块本体和温度传感器芯片，所述模块本体包括基板（10），所述基板（10）上设置有若干个被监测芯片，所述温度传感器芯片设置有一个以上，位于相应的被监测芯片旁，温度传感器芯片通过位于基板（10）内的内部连线（F1）与相应的被监测芯片连接，并传递其感知的被监测芯片的温度信息；外围控制模块根据温度传感器芯片感知的被监测芯片的工作温度变化，依据温度变化，动态控制各被监测芯片的工作参数，实现被监测芯片的动态热管理。2.如权利要求1所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述基板（10）包括重布线层（RDL1）和积层绝缘层（3），所述重布线层（RDL1）为所述基板（10）的内部布线层，内部具有电气特性的内部连线（F1），实现所述基板（10）上所设置的芯片间互连或引出到重布线层（RDL1）下侧面的封装焊球（12），积层绝缘层（3）的上表面形成有埋入温度传感器芯片的空腔，所述积层绝缘层（3）的上表面设置有被监测芯片，所述空腔设置在被监测芯片旁，所述温度传感器芯片设置在所述空腔内，温度传感器芯片通过所述内连线（F1）与相应的被监测芯片连接。3.如权利要求2所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述重布线层（RDL1）的下表面形成有若干个与其内部连线连接的焊球（12），所述被监测芯片设置有两个，分别为第一芯片（101）和第二芯片（102），所述空腔设置有两个，分别为第一空腔（H1）和第二空腔（H2），第一温度传感器芯片（201）位于所述第一空腔（H1）内，第二温度传感器芯片（202）位于所述第二空腔（H2）内，第一温度传感器芯片（201）通过相应的内部连线（F1）与第一芯片的微凸点（C1）连接，第二温度传感器芯片（202）通过相应的内部连线与第二芯片的微凸点（C2）连接。4.如权利要求1所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述基板（10）上布置有至少两个被监测芯片，每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片；各被监测芯片和温度传感器芯片与基板（10）进行电气连接。5.如权利要求1所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述基板（10）上布置有至少两个相同的被监测芯片，即各被监测芯片为相同结构；每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片，各被监测芯片和温度传感器芯片与基板（10）进行电气连接。6.如权利要求1所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述基板（10）上布置有至少两个不相同的被监测芯片，即各被监测芯片为不相同结构；每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片，各被监测芯片和温度传感器芯片与基板（10）进行电气连接。7.如权利要求1所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述基板（10）上布置有至少两个被监测芯片，其中部分被监测芯片内置有温度传感器，内置有温度传感器的被监测芯片无需再配置对应的独立的温度传感器芯片，未内置有温度传感器的被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片；各被监测芯片和温度传感器芯片与基板（10）进行电气连接；或所述基板（10）上布置有至少两个被监测芯片；其中部分芯片为功耗较低、散热不多，或长期处于休眠不工作状态，该类被监测芯片无需配置对应的独立温度传感器芯片；而其余每个被监测芯片对应配置一个温度传感器芯片；各被监测芯片和温度传感器芯片与基板（10）进行电气连接。8.如权利要求1所述的具有温度感知的芯片架构，其特征在于：所述芯片架构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王观武，范建华，王康，陈桂林，胡敏慧，胡永扬，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：