使用封装的硅切换功率传递的系统和方法技术方案

在一个特定实施例中，一种集成电路包含封装和以电和物理形式耦合到所述封装的衬底。所述封装包含第一引脚、第二引脚以及将所述第一引脚耦合到所述第二引脚的金属化件。所述衬底经由所述第一引脚和所述第二引脚耦合到所述封装。所述衬底包含多个功率域和一功率控制单元。所述封装的所述第二引脚耦合到所述多个功率域中的特定功率域。所述功率控制单元包含逻辑和开关，其中所述开关包含耦合到电压供应端子的第一端子、耦合到所述逻辑的控制端子以及耦合到所述封装的所述第一引脚的第二端子。所述逻辑选择性地启动所述开关以经由所述封装的所述金属化件向所述特定功率域分配功率。

【技术实现步骤摘要】
使用封装的硅切换功率传递的系统和方法分案申请的相关信息本申请是申请号为PCT/US2007/068608，申请日为2007年5月9日，优先权日为2006年5月10日，专利技术名称为“使用封装的硅切换功率传递的系统和方法”的PCT申请进入国家阶段后申请号为200780023853.5的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术大体上涉及电路中的功率分配的系统和方法，且更特定来说涉及使用低电阻封装金属将切换功率或信号分配到硅衬底的指定区域的系统和方法。
技术介绍
技术的进步已形成较小和较强大的个人计算装置。举例来说，多种便携式个人计算装置(包含例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置的无线计算装置)是小型的、重量轻的且用户容易携带的。更具体来说，便携式无线电话(例如蜂窝式(模拟和数字)电话和IP电话)可经由无线网络传送语音和数据包。此外，许多此类无线电话包含并入其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态相机、数字视频相机、数字记录器以及音频文件播放器。而且，此类无线电话可包含可用于接入因特网的web接口。由此，这些无线电话包含显著的计算能力。在此类装置内，电路变得越来越小，且电路的功率消耗对性能来说变得日益重要。典型的集成电路包含可包含多个嵌入式电路结构的衬底以及一个或一个以上电耦合到衬底的集成电路装置。大量此类电路装置是使用可将输入/输出(I/O)电路放置在不同位置且不限于芯片外围的设计来制成的。此类型的装置可称为倒装芯片。倒装芯片技术允许使用封装安装垫每一者上对应于衬底上导电垫或区域的升高金属结合凸块，将封装反转并面向下结合到衬底互连图案而将集成电路装置或封装以电和物理形式耦合到衬底。结合凸块或球通过使用受控回流焊接技术或导电环氧树脂技术将封装的导电垫接合到衬底上的导电区域。倒装芯片的物理设计有关于输入/输出(I/O)电路的一方面是对将I/O电路连接到适当的芯片上功率分配网的配线(wiring)的定尺寸和布线。倒装芯片电路的功率布线(powerrouting)是将倒装芯片电路的每一I/O引脚的功率服务端子连接到衬底的功率分配网以向倒装芯片的电路供应功率的过程。大体上，功率服务端子通过可称为功率布线的金属导线或迹线耦合到功率分配网。通过控制功率布线的宽度，可控制功率布线的有效电阻和电流密度以满足设计的电要求。随着芯片变得越来越小，硅衬底内的金属层的电阻已增加，同时功率密度也已增加。为了解决增加的功率密度，可添加额外的厚金属层用于功率再分配，以降低分配网中的电阻损失。然而此类设计增加了布线复杂性且减小了衬底上组件布局的可用面积。因此，将有利的是提供一种改进的功率分配系统和方法，其降低了功率损失和热负载并允许连续的工艺缩放。
技术实现思路
在一个特定实施例中，一种集成电路包含封装和以电和物理形式耦合到所述封装的衬底。所述封装包含第一引脚、第二引脚以及将所述第一引脚耦合到所述第二引脚的金属化件。所述衬底经由所述第一引脚和所述第二引脚耦合到所述封装。所述衬底包含多个功率域和一功率控制单元。所述封装的所述第二引脚耦合到所述多个功率域中的特定功率域。所述功率控制单元包含逻辑和开关，其中所述开关包含耦合到电压供应端子的第一端子、耦合到所述逻辑的控制端子以及耦合到所述封装的所述第一引脚的第二端子。所述逻辑选择性启动所述开关以经由所述封装的所述金属化件向所述特定功率域分配功率。在一个实施例中，所述特定功率域包括嵌入在所述衬底中的处理单元。在另一实施例中，所述开关经定尺寸以满足所述处理单元的峰值要求。在又一实施例中，所述处理单元的峰值要求小于峰值功率密度乘以所述处理单元的面积。在又一实施例中，所述开关包含多个独立晶体管，所述逻辑按级启动所述多个独立晶体管，且所述级中的每一者包含所述多个独立晶体管中的至少一者。在又一实施例中，所述功率控制单元适于产生电流斜坡以对与所述特定功率域相关联的电容充电。在又一实施例中，所述逻辑适于产生上电复位信号以复位所述特定功率域。在另一特定实施例中，所述特定功率域进一步包括箝位电路以将输出从所述特定功率域箝位到已知的逻辑状态，其中所述逻辑产生输出箝位信号以启动所述箝位电路。在另一实施例中，所述电源电压端子包含第二封装的输出端子。在又一实施例中，所述衬底进一步包含电迹线，所述电迹线耦合到所述第二端子和所述特定功率域的电组件以经由与所述封装的所述金属化件平行的所述电迹线向所述电组件分配功率。在另一特定实施例中，所述开关经配置以供应小于所述多个特定功率域的负载的每一者的最大负载之和的最大单位负载。在另一实施例中，一种方法包含在嵌入衬底的开关的控制端子处接收开关启动信号。所述衬底包含多个域，且所述开关位于所述多个域中的第一域中。所述方法还包含响应于接收到所述开关启动信号将信号切换到封装的耦合到所述衬底的第一引脚。所述方法还包含在所述多个域中的第二域处从所述封装的第二引脚接收所述信号。在另一实施例中，接收开关启动信号包括在所述开关的控制端子处从功率控制逻辑接收控制信号。在又一实施例中，所述第一引脚和所述第二引脚包含凸块，且所述封装包含通过所述凸块以物理和电形式耦合到所述衬底的倒装芯片封装。在又一实施例中，切换所述信号包含经由所述封装的金属化件将所述开关的端子选择性耦合到所述封装的所述第一引脚以路由所述信号。在另一实施例中，所述信号是电源电压。在又一实施例中，所述第二域包含处理器。在又一实施例中，所述开关包含多个晶体管且切换所述信号包含在若干时钟循环中按级启动所述多个晶体管以产生施加于所述封装的所述第一引脚的斜坡供应电压，其中每一级包含所述多个晶体管中至少一个晶体管。在另一实施例中，一种硅切换功率传递系统包含：用于在衬底的功率控制单元处从电压供应端子接收电源的装置；用于接收控制信号的装置；以及用于将所述电源从所述电压供应端子切换到倒装芯片封装的第一功率引脚以将功率从所述电压供应端子分配到所述衬底的局部化功率域的装置。所述倒装芯片封装包含所述第一功率引脚和耦合到所述局部化功率域的第二功率引脚。在一个特定实施例中，所述电压供应端子是耦合到所述封装内的第一金属化件的第三引脚，其中所述第一金属化件耦合到功率管理器集成电路。在又一实施例中，所述用于接收控制信号的装置包含晶体管装置的控制端子。在另一实施例中，所述切换功率传递系统进一步包括用于控制时钟信号以在所述时钟的若干循环中启动所述开关以提供斜坡电源的装置。在另一特定实施例中，一种便携式装置包含集成电路封装。所述集成电路封装包含耦合到电源电压端子的第一功率输入、第一功率输出、电耦合所述第一功率输入和所述第一功率输出的第一金属化件、第二功率输入、第二功率输出以及电耦合所述第二功率输入和所述第二功率输出的第二金属化件。所述便携式装置还包含衬底，其以电和物理形式耦合到所述集成电路封装。所述衬底包含多个电隔离的功率域、功率控制逻辑、电源输入和开关。电源输入耦合到所述第二功率输出且耦合到所述多个电隔离功率域的特定功率域。开关包含耦合到所述集成电路的所述第一功率输出的第一端子、控制端子以及耦合到所述集成电路封装的所述第二功率输入的第二端子。所述开关响应于功率控制逻辑以经由所述集成电路封装的所述第二金属化件将功率选择性切换到所述特定功率域。在特定实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，其包括：封装，其包含第一封装?衬底连接、第二封装?衬底连接以及将所述第一封装?衬底连接耦合到所述第二封装?衬底连接的金属化件，其中所述封装为倒装芯片封装；以及衬底，其经由所述第一封装?衬底连接和所述第二封装?衬底连接以电和物理形式耦合到所述封装，所述衬底包括多个功率域和一功率控制单元，所述封装的所述第二封装?衬底连接耦合到所述多个功率域中的特定功率域，所述功率控制单元包括逻辑和开关，所述开关包含耦合到电压供应端子的第一端子、耦合到所述逻辑的控制端子以及耦合到所述封装的所述第一封装?衬底连接的第二端子，所述逻辑经配置以选择性启动所述开关以经由所述封装的所述金属化件向所述特定功率域分配功率，其中所述衬底囊封在所述封装中。

【技术特征摘要】
2006.05.10 US 11/431,7901.一种集成电路，其包括：封装，其包含第一引脚、第二引脚以及将所述第一引脚耦合到所述第二引脚的金属化件，其中所述封装为倒装芯片封装；以及衬底，其经由所述第一引脚和所述第二引脚以电和物理形式耦合到所述封装，所述衬底包括多个功率域和一功率控制单元，所述封装的所述第二引脚耦合到所述多个功率域中的特定功率域，所述功率控制单元包括逻辑和开关，所述开关包含耦合到电压供应端子的第一端子、耦合到所述逻辑的控制端子以及耦合到所述封装的所述第一引脚的第二端子，所述逻辑经配置以选择性启动所述开关以经由所述封装的所述金属化件向所述特定功率域分配功率，其中所述衬底囊封在所述封装中。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述特定功率域包括嵌入在所述衬底中的处理单元。3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述开关经定尺寸以满足所述处理单元的峰值要求。4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述处理单元的所述峰值要求小于峰值功率密度乘以所述处理单元的衬底面积。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述功率控制单元适合产生电流斜坡以对与所述特定功率域相关联的电容进行充电。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述逻辑适合产生上电复位信号以复位所述特定功率域。7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述特定功率域进一步包括箝位电路以将输出从所述特定功率域箝位到已知的逻辑状态，其中所述功率控制单元产生输出箝位信号以启动所述箝位电路。8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压供应端子包括第二封装的输出端子。9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述衬底进一步包括电迹线，所述电迹线耦合到所述第二端子和所述特定功率域的电组件以经由与所述封装的所述金属化件平行的所述电迹线向所述电组件分配功率。10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述开关经配置以供应小于所述多个功率域的最大负载之和的最大单位负载。11.一种用于电路中的功率分配的方法，其包括：在嵌入衬底中的开关的控制端子处接收开关启动信号，所述衬底包含多个域，其中所述开关位于所述多个域中的第一域中；响应于接收到所述开关启动信号将信号切换到封装的耦合到所述衬底的所述开关的第一引脚，其中所述封装为囊封所述衬底的倒装芯片封装；以及经由所述封装的金属化件在所述多个域中的第二域处从所述封装的第二引脚接收所述信号。12.根据权利要求11所述的方法，其中接收开关启动信号包括在所述开关的所述控制端子处从功率控制逻辑接收控制信号。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一引脚和所述第二引脚耦合到凸块，且其中所述封装包括通过所述凸块以物理和电形式耦合到所述衬底的倒装芯片封装。14.根据权利要求11所述的方法，其中切换所述信号包括经由所述封装的金属化件将所述开关的端子选择性耦合到所述封装的所述第一引脚以路由所述信号。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述信号包括电源电压。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二域包含处理器。17.一种硅切换功率传递系统，其包括：用于在衬底的功率控制单元处从电压供应端子接收电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘·G·蔡奥安，托马斯·R·汤姆斯，博利斯·季米特诺夫·安德烈亚夫，贾斯汀·约瑟夫·罗森·加涅，施春蕾，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：