包含使用不同栅极氧化物厚度的多重集成电路的设备制造技术

本发明专利技术描述一种包含多个功能集成电路块的设备，每一功能集成电路块以不同氧化物厚度制造于单片集成电路裸片上。针对不同功能集成电路块使用不同栅极氧化物厚度提供减少的功率消耗且增加处理系统的性能。本发明专利技术呈现包含包括处理器核心及存储器元件的功能集成电路块的不同组合的若干实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含使用不同栅极氧化物厚度的多重集成电路的设备
本专利技术大体上涉及单片集成电路裸片，且更明确地说涉及分组集成电路块的若 干方式，此类集成电路块中的每一者由具有不同栅极氧化物厚度的若干晶体管构成于单 片集成电路裸片上。
技术介绍
常规上可以两个晶体管栅极氧化物厚度来制造单片集成电路裸片。厚的栅极氧 化物通常用于输入到集成电路裸片(I/O装置)及从集成电路裸片(I/O装置)输出的电路 中的晶体管，且较薄的栅极氧化物用于所述裸片(功能装置)上的所有其它晶体管。尽管 有可能取决于待实施的电路的所要性能及功率特性而在较薄栅极氧化物层的变化的厚度 之间选择，但直到最近功能装置通常限于单一栅极氧化物厚度。举例来说，较薄栅极氧 化物以较高泄漏电流为代价来实现较高频率操作且因此实现较高性能。较厚栅极氧化物 提供较低泄漏电流但牺牲较高频率操作。随着三栅极氧化物(TGO)制造工艺的出现，现 有可能在单片集成电路裸片上具有三个具变化的性能特性的晶体管栅极氧化物厚度。因 此，此项技术中需要利用TGO工艺来生产集成电路，以有利地利用由TGO工艺所实现的 变化的性能特性。通常以“等效物理氧化物厚度”术语来描述栅极氧化物厚度，因为当前工艺不 必使用纯硅来产生栅极氧化物。一些工艺采用具有比硅高的介电常数的电介质。所述 工艺报告实现与实际所使用的电介质等效的电容所需的纯硅厚度。在当前工艺中，等效 物理氧化物厚度可通常针对I/O装置在大约3nm到6nm之间变化且针对功能装置在大约 Inm到2nm之间变化。图1说明常规CMOS晶体管的横截面图，且明确地说明栅极氧化 物的位置。本文中对栅极氧化物厚度的所有引用还适用于等效物理氧化物厚度。大体认为集成电路(IC)是由电路的执行某一特定功能且协作以充当完整IC的若 干可共同操作的块或功能单元(有时称为核心)构成。举例来说，处理器或处理器核心为 经设计以执行特定组的计算功能的集成电路。实现IC中的较大计算性能的常用方法为采 用多个处理器核心。此类多重核心系统中的若干处理器核心可为等同的或可具有使其适 用于特定种类的任务的不同架构、功率消耗及性能能力。组合的实例包括(但不限于) (1)在不同电压及频率下操作的等同处理器；( 经设计具有不同组的功能的处理器(例 如，具有综合指令集的一个快速处理器，及具有精简指令集的一个缓慢但功率高效的处 理器)；及C3)通过不同工艺制造而导致不同性能及功率特性的等同处理器。
技术实现思路
本专利技术教示TGO制造工艺可准许具有不同类型的功能装置的集成电路块的有利 分组及布置，所述集成电路块以不同栅极氧化物厚度制造于单片集成电路裸片上。此类 型的块在本文中将被称为功能集成电路块，且经界定为组成物包括功能装置且排除I/O 装置的集成电路块。这些功能集成电路块可具有使其自身适合于不同用途的不同的性能及功率特性。在一个实施例中，将处理器核心及经耦合的L2高速缓冲存储器制造于单一集成 电路裸片上。以第一栅极氧化物厚度来制造处理器核心的功能装置及L2高速缓冲存储器 的一部分，且以第二栅极氧化物厚度来制造L2高速缓冲存储器的另一部分的功能装置。 举例来说，可制造L2高速缓冲存储器，使得存储器阵列单元具有较厚栅极氧化物且逻辑 功能具有较薄栅极氧化物。此将减小所述存储器阵列中的泄漏电流，同时针对所述逻辑 功能保留较薄栅极氧化物的性能优点。在另一实施例中，以第一栅极氧化物厚度来制造第一处理器核心的功能装置。 在同一集成电路裸片上，以第二栅极氧化物厚度来制造第二处理器核心及共同L2高速缓 冲存储器。所述两个处理器核心彼此耦合且均耦合到所述共同L2高速缓冲存储器。通 过响应于控制程序的任务控制块将任务分配到每一处理器核心。在另一实施例中，将两个在功能上等同的处理单元制造于同一集成电路裸片 上。每一处理单元是由彼此耦合的两个处理器核心及耦合到所述两个处理器核心的共同 L2高速缓冲存储器构成。所述两个处理单元经由系统总线彼此耦合。以第一栅极氧化 物厚度来制造所述第一处理单元且以第二栅极氧化物厚度来制造所述第二处理单元。通 过响应于控制程序的任务控制块将任务分配到每一处理单元。上文所描述的实施例提供若干优点。将具有具不同栅极氧化物厚度的功能装置 的另外等同的处理器核心实施于单片集成电路裸片上可实现多重处理器核心系统的性能 优点，同时将在具有归因于不同栅极氧化物厚度的不同特性的多重处理器核心之间使用 芯片外互连及接口电路所引起的缺点最小化。此实施方案可通过允许任务在在给定特定 任务的性能要求的情况下消耗最少量的功率的处理器核心上运行而减少功率消耗及热产 生。此实施方案还可通过使用能够进行较高频率操作的功能集成电路块而改进处理吞吐 量。应理解，对于所属领域的技术人员来说，本文中的教示的其它实施例将从以下 详细描述变得显而易见，其中以说明而非限制的方式展示并描述教示的各种实施例。如 将认识到，在不脱离本文中的教示的精神及范围的情况下，本文中的教示能够存在其它 及不同实施例。因此，将图式及详细描述视为在本质上为说明性的而非限制性的。附图说明在附图中以实例的方式且非限制的方式来说明本专利技术的教示的各种方面，其 中图1为常规CMOS晶体管的横截面图的图形说明；图2为具有三个栅极氧化物厚度的单片集成电路裸片的图形说明；图3为使用两个不同栅极氧化物厚度所制造的处理器核心及L2高速缓冲存储器 的框图4为使用两个不同栅极氧化物厚度所制造的两个处理器核心及共同L2高速缓 冲存储器的框图；以及图5为使用两个不同栅极氧化物厚度所制造的一组两个等同处理单元的框图。具体实施方式下文结合附图所阐述的详细描述希望作为对本专利技术的教示的各种示范性实施例 的描述，且不希望表示可实践此类教示的仅有实施例。出于以说明且非限制的方式提供 对教示的透彻理解的目的，所述详细描述包括特定细节。所属领域的技术人员将显而易 见，可以多种方式实践本专利技术的教示。在一些情形下，以框图形式展示众所周知的结构 及组件，以避免混淆本专利技术的概念。在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能和块可以硬件、软件、固件 或其任一组合实施。如果以软件实施，则所述功能可作为一个或一个以上指令或代码而 存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。计算机可读媒体包括计算机存储 媒体与通信媒体两者，其包括促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储 媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例且非限制的方式，所述计算机可读媒 体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其 它磁性存储装置，或可用于携载或存储所要的呈指令或数据结构形式的程序代码且可由 计算机存取的任何其它媒体。又，可适当地将任何连接称为计算机可读媒体。举例来 说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或例如红外线、无线电 及微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源发射软件，则同轴电缆、光纤电缆、双 绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波的无线技术均包括于媒体的定义中。如本文中 所使用，磁盘(disk)及光盘(disc)包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘 (DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片集成电路裸片，其包含：　　ａ．第一功能集成电路块，其单独地以第一栅极氧化物厚度制造，所述第一功能集成电路块有利地在其功能中使用所述第一栅极氧化物厚度的特性；　　ｂ．第二功能集成电路块，其单独地以第二栅极氧化物厚度制造，所述第二功能集成电路块有利地在其功能中使用所述第二栅极氧化物厚度的特性；以及　　ｃ．Ｉ／Ｏ集成电路块，其以Ｉ／Ｏ栅极氧化物厚度制造，所述Ｉ／Ｏ集成电路块耦合到所述第一功能集成电路块及所述第二功能集成电路块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-21 12/124,3931.一种单片集成电路裸片，其包含a.第一功能集成电路块，其单独地以第一栅极氧化物厚度制造，所述第一功能集成 电路块有利地在其功能中使用所述第一栅极氧化物厚度的特性；b.第二功能集成电路块，其单独地以第二栅极氧化物厚度制造，所述第二功能集成 电路块有利地在其功能中使用所述第二栅极氧化物厚度的特性；以及c.I/0集成电路块，其以I/O栅极氧化物厚度制造，所述I/O集成电路块耦合到所述 第一功能集成电路块及所述第二功能集成电路块。2.根据权利要求1所述的设备，其中第三功能集成电路块耦合所述第一功能集成电路 块与所述第二功能集成电路块。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述功能集成电路的第三部分包括电平移位电 路，所述电平移位电路用于在所述第一功能集成电路块及所述第二功能集成电路块中的 不同电压之间转换。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述功能集成电路的所述第三部分包括同步电 路，所述同步电路用于使所述第一功能集成电路块与所述第二功能集成电路块之间的通 信同步。5.根据权利要求2所述的设备，其中所述功能集成电路的所述第三部分包含系统总线。6.根据权利要求1所述的设备，其中a.使用所述第一栅极氧化物厚度的所述第一功能集成电路块包含存储器元件的第一 部分；且b.使用所述第二栅极氧化物厚度的所述第二功能集成电路块包含i.所述存储器元件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德约翰泰西托雷，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]