一种慢波抑制的芯粒互连通道制造技术

本技术涉及一种慢波抑制的芯粒互连通道，包括层叠的金属地、硅衬底和M1金属走线层，所述M1金属走线层用于高速信号布线，所述M1金属走线层下方硅衬底硅材料区域设置TSV过孔阵列，所述TSV过孔阵列用于改变硅材料的导电性使镜像电流集中到靠近M1金属走线层的区域、减少慢波效应对M1金属走线层高速信号的影响。有益效果是成本低、慢波效应小、信号传输特性好。

【技术实现步骤摘要】

【】本技术涉及芯片制造，具体涉及一种慢波抑制的芯粒互连通道。

技术介绍

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技术介绍

1、2.5d封装是一种先进的异构芯片封装，可以实现多个芯片的高密度线路连接，进而集成为一个封装。2.5d先进封装区别于普通2d封装，主要在于多了一层silicon(硅)interposer(中介层)，它采用硅工艺，设计方法相比普通2d封装更为复杂。高带宽存储(high bandwidth memory，hbm)、图形处理器(graphics processing unit，gpu)物理端口的互连是硅中介层设计的主要挑战。phy(英语：physical)，中文可称之为物理端口。passivation，保护层。meshed ground，网状地层。si substrate，硅衬底。

2、tsv全称为：through-silicon-via，中文译为：硅通孔技术。它是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通；tsv技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连，实现芯片之间互连的最新技术。

3、图1a是2.5d封装芯粒互连通道示意图。如附图1a所示，基于2.5dinterposer(中介层)的chiplet(芯粒)互连，一般使用3层或5层金属走线层，图示是典型3层金属走线层层叠示意；互连通道位于高带宽存储物理端口和图形处理器物理端口之间，由保护层、m1层、m2层、m3层和硅衬底组成。

4、其中m1层金属作为信号层的时候，会因为硅衬底半导体特性的影响，对信号不同频率成分，呈现不同的传输速度，也叫慢波效应。

5、图2是m1层金属走线和硅衬底硅材料之间慢波效应示意图。如附图2所示，在1ghz的时候，硅衬底硅(si)材料的低特性阻抗会阻止电场穿过，所以金属信号线和硅衬底硅材料之间只有薄二氧化硅(sio2)介质，形成较大的寄生电容csio2；同时，磁场又能顺利穿过硅衬底，形成较大的寄生电感lm；大的寄生电感lm和寄生电容csio2会使m1层信号传输速度变慢，也就是慢波效应。

6、另外，由于m1层信号和m3层信号的传输速度不同，还会增加chiplet互连信号的偏移，减少时序裕量，影响chiplet互连带宽。因此，为了避免慢波效应影响，就不能在m1层布线，只能增加布线层数，从而增加成本。

7、本技术针对封装存在慢波效应的技术问题，对芯粒互连通道进行了技术改进。

技术实现思路

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技术实现思路

1、本技术的目的是，提供一种成本低、慢波效应小、信号传输特性好的芯粒互连通道。

2、为实现上述目的，本技术采取的技术方案是一种慢波抑制的芯粒互连通道，包括层叠的金属地、硅衬底和m1金属走线层，所述m1金属走线层用于高速信号布线，所述m1金属走线层下方硅衬底硅材料区域设置tsv过孔阵列，所述tsv过孔阵列用于改变硅材料的导电性使镜像电流集中到靠近m1金属走线层的区域、减少慢波效应对m1金属走线层高速信号的影响。

3、优选地，所述芯粒互连通道是2.5d先进封装芯粒互连通道。

4、优选地，所述高速信号是频率ghz量级高速信号。

5、优选地，所述tsv过孔阵列包括若干tsv过孔列，所述若干tsv过孔列等距平行排列、和所述m1金属走线层垂直。

6、优选地，所述tsv过孔列包括若干tsv过孔，所述tsv过孔大小相同、等距离分布在一条直线上。

7、本技术一种慢波抑制的芯粒互连通道有益效果如下：1、通过在信号金属走线下方衬底区域增加tsv(through silicon)过孔阵列，改变硅衬底的导电性，使镜像电流集中到靠近m1金属层的区域，减少慢波效应，改善信号传输特性，支持信号速率的进一步提高；2、避免限制m1层作为信号层，降低芯粒互连通道中介层(interposer)所需层数，从而节省成本。

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【技术保护点】

1.一种慢波抑制的芯粒互连通道，包括层叠的金属地、硅衬底和M1金属走线层，其特征在于：所述M1金属走线层用于高速信号布线，所述M1金属走线层下方硅衬底硅材料区域设置TSV过孔阵列，所述TSV过孔阵列用于改变硅材料的导电性使镜像电流集中到靠近M1金属走线层的区域、减少慢波效应对M1金属走线层高速信号的影响。

2.根据权利要求1所述的一种慢波抑制的芯粒互连通道，其特征在于：所述芯粒互连通道是2.5D先进封装芯粒互连通道。

3.根据权利要求2所述的一种慢波抑制的芯粒互连通道，其特征在于：所述高速信号是频率GHz量级高速信号。

4.根据权利要求2所述的一种慢波抑制的芯粒互连通道，其特征在于：所述TSV过孔阵列包括若干TSV过孔列，所述若干TSV过孔列等距平行排列、和所述M1金属走线层垂直。

5.根据权利要求4所述的一种慢波抑制的芯粒互连通道，其特征在于：所述TSV过孔列包括若干TSV过孔，所述TSV过孔大小相同、等距离分布在一条直线上。

【技术特征摘要】

1.一种慢波抑制的芯粒互连通道，包括层叠的金属地、硅衬底和m1金属走线层，其特征在于：所述m1金属走线层用于高速信号布线，所述m1金属走线层下方硅衬底硅材料区域设置tsv过孔阵列，所述tsv过孔阵列用于改变硅材料的导电性使镜像电流集中到靠近m1金属走线层的区域、减少慢波效应对m1金属走线层高速信号的影响。

2.根据权利要求1所述的一种慢波抑制的芯粒互连通道，其特征在于：所述芯粒互连通道是2.5d先进封装芯粒互连通道。

【专利技术属性】
技术研发人员：林啸，王宏伟，罗飞，董中飞，鞠春晖，
申请(专利权)人：北京辉羲智能信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：

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