CN110008524A - 以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法及大容量芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法及大容量芯片，在方法上包括以下步骤：将同一晶圆上至少两个相同类型的存储芯片通过控制电路模块相连接，构成单个存储芯片组合，所述控制电路模块包括寻址电路，所述寻址电路连接到所述存储芯片组合中的全部所述存储芯片以实现对任一所述存储芯片的数据传输寻址；对所述存储芯片组合进行切片，形成大容量芯片。在晶圆上选择多个单一类型或者单一容量的存储芯片，通过所述控制电路模块将所述存储芯片连接起来组合成一个大容量芯片，可以减小制造商针对不同容量芯片而重新设计电路板版图的费用开销，实现多种不同容量芯片的生产，成本较低，并且市场适应性高。

Description

以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法及大容量芯片

技术领域

本发明涉及存储芯片设计领域，特别涉及一种以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法及大容量芯片。

背景技术

半导体存储芯片的生产通常在晶圆上实现，晶圆经过光刻后切片，得到单颗存储芯片(Die)，然后再批量对单颗存储芯片进行封装，由上述制造过程可以看到，高集成化生产的晶圆上是单一类型的存储芯片，要想得到不同类型或者不同容量的存储芯片需要在光刻阶段事先准备好相应的电路版图，而电路版图则依赖于电路设计。

在电路版图设计过程中，针对不同容量的存储芯片需要重新设计新的电路版图，对于制造商来说，前期的制版费用很高，因此可以看到存储芯片厂商发布的芯片样品都是只有几种容量。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法及大容量芯片，能够基于单一类型的芯片进行扩展，得到大容量芯片，节省了前期的制版费用。

根据本发明的第一方面，提供一种以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，包括以下步骤：

将同一晶圆上至少两个相同类型的存储芯片通过控制电路模块相连接，构成单个存储芯片组合，所述控制电路模块包括寻址电路，所述寻址电路连接到所述存储芯片组合中的全部所述存储芯片以实现对任一所述存储芯片的数据传输寻址；

对所述存储芯片组合进行切片，形成大容量芯片。

上述以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法至少具有以下有益效果：在晶圆上选择多个单一类型或者单一容量的存储芯片，通过所述控制电路模块将所述存储芯片连接起来组合成一个大容量芯片，可以减小制造商针对不同容量芯片而重新设计电路板版图的费用开销，实现多种不同容量芯片的生产，成本较低，并且市场适应性高。

根据本发明第一方面所述的以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，还包括以下步骤：

用顶层金属线将所述存储芯片组合中相邻两个所述存储芯片连接起来，所述顶层金属线的连接点为所述存储芯片的上表面的电路触点，同一条所述顶层金属线连接相同类型的电路触点。单个所述存储芯片上表面存在用于与封装引脚连接的电路触点，所述顶层金属线通过连接不同所述存储芯片之间的相同触点，从而使自身构成总线，用于数据控制和传输，采用所述顶层金属线连通各个所述存储芯片后，所述大容量芯片在封装完成后对外引脚与普通的封装芯片的引脚一样，对制造商的线路板具有良好的适应性。

根据本发明第一方面所述的以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，所述存储芯片组合中的所述存储芯片在晶圆上连续排布，所述控制电路模块设置于所述存储芯片之间的划片槽中以便于切片。采用连续排布的方式将所述存储芯片集中到一块，组成如长方形、正方形等阵列，在切片时更加便于切割，同时切割所得的所述大容量芯片的形状也符合芯片设计。

根据本发明第一方面所述的以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，所述寻址电路包括非门和与非门，所述非门将控制信号进行电平转换，所述与非门将控制信号和所述非门的输出电平进行组合，输出不同的数据定位信号。控制信号通常由外部主控提供，为电平信号，采用所述非门和与非门对电平信号处理，速度快，并且电路结构简单，误码率极低。

根据本发明的第二方面，提供一种大容量芯片，包括控制电路模块和在同一晶圆上的至少两个相同类型的存储芯片，所述控制电路模块包括寻址电路，所述寻址电路连接所述存储芯片。

上述大容量芯片至少具有以下有益效果：在晶圆上选择多个所述存储芯片并附加上所述控制电路模块，从而将所述存储芯片统一成一个大容量芯片，因此所得的大容量芯片的存储容量是所述存储芯片的整数倍，并且无需重新设计版图，减小了前期的版图设计开销，同时容量方面可以根据市场需求灵活调整。

根据本发明第二方面所述的大容量芯片，所述存储芯片在晶圆上连续排布。所述存储芯片采用连续排布的方式便于切片，即连接排布的结构适应于业内切片方法。

根据本发明第二方面所述的大容量芯片，所述控制电路模块设置于相邻的两个所述存储芯片之间的划片槽中。基于上述连续排布的结构，大容量芯片内具有不起作用的划片槽，因此所述控制电路模块设置在划片槽中，无需为所述控制电路模块额外腾出空间，减小了晶圆的开销。

根据本发明第二方面所述的大容量芯片，还包括顶层金属线，所述存储芯片的上表面包括一个以上电路触点，所述顶层金属线连接相同类型的所述电路触点。所述存储芯片上具有连接封装引脚的电路触点，所述顶层金属线将相同类型的所述电路触点连通构成总线，便于进行数据控制和传输。

根据本发明第二方面所述的大容量芯片，所述寻址电路包括用于对控制信号进行电平转换的非门，以及用于将控制信号和所述非门的输出电平进行组合并输出数据定位信号的与非门，所述非门的输出端连接到至少一个所述与非门，所述与非门的输出端连接到所述存储芯片，所述与非门的数量不少于所述存储芯片的个数。采用逻辑电路器件构成所述寻址电路，开关速度快、电路开销小，并且误码率极低，适合存储芯片快速读写的应用需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的寻址电路的电路图；

图3为本发明第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明第一实施例一方面涉及以单一芯片类型扩展的大容量芯片，在结构上包括在同一晶圆上的四个相同类型的存储芯片100和控制电路模块200，控制电路模块200连接四个存储芯片100从而组成一个存储芯片组合，其中控制电路模块200包括寻址电路210，寻址电路210连接到存储芯片组合中的四个存储芯片100以实现对任一存储芯片100的数据传输寻址。另一方面，本发明第一实施例还涉及以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，在生产工序上，构成上述存储芯片组合后，对存储芯片组合进行切片，形成大容量芯片，其容量是单个存储芯片100的四倍。

需要说明的是，在存储芯片100生产过程中，将电路刻蚀在一片片晶圆上形成大量相同类型的存储芯片100，这些存储芯片100通过对晶圆进行切片这个工序批量生产出来，因此本发明的第一实施例为减小生产工序所要进行的调整，选用分布在同一晶圆上的四个存储芯片100，晶圆上各个存储芯片100之间也相隔有划片槽500，这一特性与晶圆生产的常规工序一致，同时为了方便进行切片；值得注意的是，相同类型指的是外形、电路排布方式、朝向、容量大小等完全相同，相当于任意两个存储芯片100完全复制，这一特性是由晶圆批量切片中具有的；在其中的一些实施例中，四个存储芯片100在晶圆上连续排布，相邻两个存储芯片100之间存在划片槽500，控制电路模块200设置在划片槽500中，其中四个存储芯片100在晶圆上连续排布，排布的方式优选为田字形，当然也可以采用如一字排列等的排布方式，具体可视生产需求进行调整；可以理解的是，连续排布仅仅是一种优选的方案，考虑到晶圆良品率等因素，需要跳过一些劣片，因此在实际切片过程中可以间隔式切片；另外，控制电路模块200设置在划片槽500中可以避免控制电路模块200在晶圆上占用到存储芯片100的空间，也减小了电路版图设计的改动，即在田字形的存储芯片组合内部的划片槽500中刻蚀控制电路模块200，田字形的存储芯片组合的边缘由于切片需要而不设置电路控制模块。

参照图2，控制电路模块200中包含寻址电路210，针对四个存储芯片100的这种组合，寻址电路210采用2bit的方式构建，即包括2个非门211，针对2个非门211构建出4个与非门212，具体来说，2个非门211的输入端分别接入控制信号A<22>和A<21>，2个非门211的输出端分别输出电平信号A22B和A21B，那么4个与非门212的输入端分别是，对上述两组控制信号和输出电平进行两两组合，即第一个与非门212的输入端是A22B和A21B，第二个与非门212的输入端是A22B和A<21>，第三个与非门212的输入单是A<22>和A21B，第四个与非门212的输入端是A<22>和A<21>，由此输出四个不同的数据定位信号，优选地，在每个与非门212的输出端添加一个用于整形的反相器213提高输出的准确性，按照上述寻址电路210的结构，可知控制信号A<22>和A<21>有四种不同的控制组合，分别是00、01、10和11，分别使四个与非门212输出1000、0100、0010和0001，从而实现对四个存储芯片100的寻址。寻址电路210采用逻辑电路器件进行寻址，开关速度快、电路开销小，并且误码率极低，适合存储芯片100快速读写的应用需求。应理解，控制电路模块200相当于SSD主控芯片的简化版，还应具备除寻址以外的一些基本功能，因此控制电路模块200还应包含其他控制电路，只是其他控制电路在本发明实施例中属于本领域技术人员的常规技术手段，能够根据自身控制要求自行添加，在此不展开详述。

参照图1，存储芯片100的上表面还包括8个电路触点400，由于四个存储芯片100是相同类型的，各自的8个电路触点400的类型也相同，每条顶层金属线300将相同类型的4个电路触点400连接起来形成总线结构，因此数据读写均通过顶层金属线300进行传输，结合上述寻址电路210，将四个存储芯片100统一为一个整体工作，使大容量芯片的工作过程与普通存储芯片100无异。对于顶层金属线300的数量，对单个类型的4个电路触点400而言，可以仅用3条顶层金属线300连接，因此本发明第一实施例的排布方式下，共需24条顶层金属线300。

需要说明的是，电路触点400的设置是存储芯片100生产过程中的一道工序，对于单个存储芯片100而言，其上表面的每个电路触点400通过金线连接到外部的引脚，然后进行封装工序，形成封装芯片，本发明第一实施例中按照常规方式设置电路触点400，减小了工序上的调整，后续封装过程中选择相应的电路触点400与外部的引脚进行连线即可，因此本发明第一实施例最终的封装外形，与普通的封装芯片无异，有利于制造商推行产品。

参照图3，本发明第二实施例的以单一芯片类型扩展的大容量芯片，与第一实施例之间的区别在于，第二实施例基于两个存储芯片100构成大容量芯片，其中两个存储芯片100相邻并且间隔一条划片槽500，控制电路模块200设置在划片槽500中，顶层金属线300的数量为8条，大容量芯片的存储容量是单个存储芯片100的2倍，相应地，寻址电路210采用1bit的方式构建，即用单个非门211和单个与非门212，或者寻址电路210直接传输控制信号而不经过门电路处理，在此不展开详述。第二实施例在结构上较第一实施例简单，同时也减小了附加的寻址电路210和顶层金属线300的复杂性，可靠性更高，工作性能更加接近单个存储芯片100。

可以理解的是，除了第一实施例和第二实施例举例出的存储芯片100的数量外，还可以根据实际对不同数量的存储芯片100进行组合，如5个存储芯片100，相应地调整寻址电路210以及切片方式即可。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，其特征在于：包括以下步骤：

将同一晶圆上至少两个相同类型的存储芯片(100)通过控制电路模块(200)相连接，构成单个存储芯片组合，所述控制电路模块(200)包括寻址电路(210)，所述寻址电路(210)连接到所述存储芯片组合中的全部所述存储芯片(100)以实现对任一所述存储芯片(100)的数据传输寻址；

对所述存储芯片组合进行切片，形成大容量芯片。

2.根据权利要求1所述的以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，其特征在于：还包括以下步骤：

用顶层金属线(300)将所述存储芯片组合中相邻两个所述存储芯片(100)连接起来，所述顶层金属线(300)的连接点为所述存储芯片(100)的上表面的电路触点(400)，同一条所述顶层金属线(300)连接相同类型的电路触点(400)。

3.根据权利要求1所述的以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，其特征在于：所述存储芯片组合中的所述存储芯片(100)在晶圆上连续排布，所述控制电路模块(200)设置于所述存储芯片(100)之间的划片槽(500)中以便于切片。

4.根据权利要求1所述的以单一类型芯片扩展大容量芯片的方法，其特征在于：所述寻址电路(210)包括由非门(211)和与非门(212)，所述非门(211)将控制信号进行电平转换，所述与非门(212)将控制信号和所述非门(211)的输出电平进行组合，输出不同的数据定位信号。

5.一种大容量芯片，其特征在于：包括控制电路模块(200)和在同一晶圆上的至少两个相同类型的存储芯片(100)，所述控制电路模块(200)包括寻址电路(210)，所述寻址电路(210)连接所述存储芯片(100)。

6.根据权利要求5所述的一种大容量芯片，其特征在于：所述存储芯片(100)在晶圆上连续排布。

7.根据权利要求5或6所述的一种大容量芯片，其特征在于：所述控制电路模块(200)设置于相邻的两个所述存储芯片(100)之间的划片槽(500)中。

8.根据权利要求5所述的一种大容量芯片，其特征在于：还包括顶层金属线(300)，所述存储芯片(100)的上表面包括一个以上电路触点(400)，所述顶层金属线(300)连接相同类型的所述电路触点(400)。

9.根据权利要求5所述的一种大容量芯片，其特征在于：所述寻址电路(210)包括用于对控制信号进行电平转换的非门(211)，以及用于将控制信号和所述非门(211)的输出电平进行组合并输出数据定位信号的与非门(212)，所述非门(211)的输出端连接到至少一个所述与非门(212)，所述与非门(212)的输出端连接到所述存储芯片(100)，所述与非门(212)的数量不少于所述存储芯片(100)的个数。