CN219303653U - 一种芯片 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例公开了一种芯片，涉及集成电路技术领域，为既能够降低第一晶粒的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率而发明。所述芯片，包括：封装壳体和第一晶粒，所述第一晶粒设于所述封装壳体内；在所述第一晶粒中设有第一过孔和第二过孔；在所述第一过孔中设有第一热电材料，在所述第二过孔中设有第二热电材料，所述第一过孔中的第一热电材料与所述第二过孔中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元。本申请适用于实现相应功能。

Description

一种芯片

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种芯片。

背景技术

随着集成电路制造工艺的进步，芯片的芯片晶粒中晶体管的数目越来越多，芯片晶粒的功能越来越丰富，性能也越来越强大。在这种情况下芯片晶粒的发热量会越来越大，为了降低芯片晶粒的温度，现有技术中，将芯片晶粒产生的热量通过衬底导出，再与热沉进行热交换，从而，将热量从芯片晶粒中导出，然而，将芯片晶粒中的热能直接散掉，会导致能源的利用率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种芯片，既能够降低第一晶粒的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。

第一方面，本申请实施例提供一种芯片，包括：封装壳体和第一晶粒，所述第一晶粒设于所述封装壳体内；在所述第一晶粒中设有第一过孔和第二过孔；在所述第一过孔中设有第一热电材料，在所述第二过孔中设有第二热电材料，所述第一过孔中的第一热电材料与所述第二过孔中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一过孔的第一端和所述第二过孔的第一端开口于所述第一晶粒的衬底的第一表面；其中，所述衬底的第一表面为所述衬底远离所述第一晶粒的金属层的表面。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一过孔中的第一热电材料的第二端与所述第二过孔中的第二热电材料的第二端电连接；其中，所述第一热电材料的第二端相对所述第一热电材料的第一端，更靠近所述第一晶粒上的热源部件；所述第二热电材料的第二端相对所述第二热电材料的第一端，更靠近所述第一晶粒上的热源部件。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一过孔中的第一热电材料的第二端与所述第二过孔中的第二热电材料的第二端，通过第一金属线电连接；所述第一金属线位于所述第一晶粒的衬底中；或者，所述第一金属线位于所述第一晶粒的衬底的第二表面；所述衬底的第二表面为所述衬底靠近所述第一晶粒的金属层的表面；或者，所述第一金属线位于所述第一晶粒的金属层中；所述金属层位于所述衬底的第二表面上。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述第一热电材料和所述第一过孔之间设有阻止所述第一热电材料向所述第一晶粒中扩散的扩散阻挡层；和/或，在所述第二热电材料和所述第二过孔之间设有阻止所述第二热电材料向所述第一晶粒中扩散的扩散阻挡层。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述第一晶粒中还设有第三过孔和第四过孔；在所述第三过孔中设有第一热电材料，在所述第四过孔中设有第二热电材料，所述第三过孔中的第一热电材料与所述第四过孔中的第二热电材料电连接形成第二热电转换单元。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第三过孔中的第一热电材料的第一端，与所述第二过孔中的第二热电材料的第一端电连接；或者，所述第三过孔中的第一热电材料的第一端，与所述第一过孔中的第一热电材料的第一端电连接，所述第四过孔中的第二热电材料的第一端，与所述第二过孔中的第二热电材料的第一端电连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述第一晶粒中还设有第五过孔和第六过孔；在所述第五过孔中设有第一热电材料，在所述第六过孔中设有第二热电材料；所述第五过孔中的第一热电材料与所述第一过孔中的第一热电材料并联连接；所述第六过孔中的第二热电材料与所述第二过孔中的第二热电材料并联连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述第一晶粒中设有第七过孔，在所述第七过孔中设有第一导热体。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第七过孔位于所述第一过孔和第二过孔之间。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一晶粒的衬底中、在所述第一晶粒的衬底的第二表面和/或所述第一晶粒的金属层中设有第二导热体；其中，所述衬底的第二表面为所述衬底靠近所述第一晶粒的金属层的表面；所述第七过孔中的第一导热体与所述第二导热体相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第二导热体设于所述第一晶粒的衬底的第二表面和/或所述第一晶粒的金属层中；所述第七过孔的第一端开口于所述第一晶粒的衬底的第一表面，第二端位于所述第一晶粒的衬底的第二表面或所述第一晶粒的金属层中；其中，所述衬底的第一表面为所述衬底靠近所述第一晶粒的金属层的表面，所述衬底的第二表面为所述衬底远离所述第一晶粒的金属层的表面。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述第一晶粒中设有第八过孔，在所述第八过孔中设有第三导热体；所述第八过孔的第一端开口于所述第一晶粒的衬底的第一表面，第二端位于所述第一晶粒的衬底中。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一导热体与所述第七过孔的内壁之间，设有阻止所述第一导热体的材料向所述第一晶粒中扩散的扩散阻挡层。

本实施例的芯片，在第一晶粒中设有第一过孔和第二过孔；在第一过孔中设有第一热电材料，在第二过孔中设有第二热电材料，第一过孔中的第一热电材料与第二过孔中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元，由于第一热电材料与第二热电材料电连接形成第一热电转换单元，而第一热电转换单元可将第一晶粒中的热量吸收并转换为电能，这样，既能够降低第一晶粒的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一实施例提供的芯片的结构示意图；

图2为本申请一具体实施例中热电转换原理示意图；

图3为现有技术中芯片晶粒的结构示意图；

图4为本申请一具体实施例中芯片晶粒的结构示意图；

图5为本申请一具体实施例中芯片晶粒的仰视图；

图6为本申请一具体实施例中芯片晶粒中金属层的结构示意图；

图7为本申请一具体实施例中热电转换单元的连接关系示意图；

图8为本申请一具体实施例中芯片晶粒中的监控模块DCM的结构示意图；

图9为本申请一具体实施例中热电转换单元的连接关系示意图；

图10为本申请又一具体实施例中热电转换单元的连接关系示意图；

图11为本申请又一具体实施例提供的热量回收系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

为了提高能源的利用率，发明人在研究中发现，可以采用热电转换单元将芯片晶粒产生的热量转换为电能，并进一步地将该电能回收利用。

比如可以在芯片晶粒的外围布局热电转换单元，将这些热电转换单元串联和/或并联连接构建热电转换模块，热电模块通过吸收芯片晶粒表面热量进行热电转换，然而这样仅利用了芯片晶粒表面的热量，不能有效利用芯片晶粒内部的不同层次的热量。

为了进一步地提高能源利用率，在不影响原有芯片晶粒功能和性能情况下，在芯片晶粒背面(硅衬底中)制备硅通孔，在硅通孔中填充或者掺杂具有Seebeck效应的P型材料和具有Seebeck效应的N型材料构建热电转换单元，利用这些热电转换单元可以吸收芯片各种层次的热量。

还可以根据实际情况制备不同深度的硅通孔，在硅通孔中填充或者掺杂具有Seebeck效应的P型高材料和具有Seebeck效应的N型材料构建热电转换单元，利用这些热电转换单元可以吸收晶粒各层次的热量。将这些热电转换单元串联和/或并联连接可以实现在芯片晶粒上直接将热能转化为电能重新回收利用。

为使本领域技术人员更好地理解本申请实施例的技术构思、实施方案和有益效果，下面通过具体实施例进行详细说明。

本申请一实施例提供的一种芯片，既能够降低第一晶粒的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。

图1为本申请一实施例提供的芯片的结构示意图，如图1所示，本实施例的芯片，可以包括：封装壳体(图中未示出)和第一晶粒1，第一晶粒1设于封装壳体内；在第一晶粒1中设有第一过孔2和第二过孔3；在第一过孔2中设有第一热电材料，在第二过孔3中设有第二热电材料，第一过孔2中的第一热电材料与第二过孔3中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元。

封装壳体可以对芯片内部的晶粒形成机械保护，在一些例子中，封装壳体1的材料具有轻质、超导热、低膨胀并具有一定的强度和刚度等特点，例如封装壳体1的材料可为高硅铝合金。封装外壳可为桶状结构即一端开口、另一端封闭。

第一晶粒1为芯片中的一个芯片晶粒，芯片晶粒又可称为芯片die，可在晶圆上加工制作成各种电路元件结构，芯片晶粒上的电路元件结构可包括处理器核心、内存控制器、缓存等对应的电路结构；芯片晶粒上的电路结构的电路接口通过微凸点焊球与芯片晶粒的外部器件连接。芯片晶粒可实现运算功能，在工作过程中产生热量。

第一过孔2和第二过孔3可为通孔也可为盲孔。

第一热电材料和第二热电材料可为具有Seebeck效应的材料，Seebeck效应可为由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。

在一具体例子中，第一热电材料可为有的Seebeck系数的P型热电材料，第二热电材料可为有的Seebeck系数的N型热电材料。Seebeck系数S＝dV/dT，S的单位常用μV·K^-1，根据不同材料的温差电导性质可正可负；dV是电压差值；dT是温度差值。

参见图2，P型热电材料的空穴受热从热端移向冷端，从而在P型热电材料的热端带有负电荷而冷端带有正电荷，N的热端带有正电荷而冷端带有负电荷。利用这种温差电动势产生热电流；N型热电材料的电子受热从热端移向冷端，从而在N的热端带有正电荷而冷端带有负电荷，利用这种温差电动势产生热电流，将第一晶粒1工作产生热能转换为电能进行利用。

可通过金属线将第一热电材料与第二热电材料电连接，金属线在第一晶粒1中的位置与IP模块相错开，不影响第一晶粒1的功能和性能，其中，IP模块又称IP核(Intellectual Property core)，是在集成电路的可重用设计方法学中，预先设计、经过验证、可重复使用的功能模块，可以移植到不同的半导体工艺中去生产集成电路芯片。

本实施例中，在第一晶粒中设有第一过孔和第二过孔；在第一过孔中设有第一热电材料，在第二过孔中设有第二热电材料，第一过孔中的第一热电材料与第二过孔中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元，由于第一热电材料与第二热电材料电连接形成第一热电转换单元，而第一热电转换单元可将第一晶粒中的热量吸收并转换为电能，这样，既能够降低第一晶粒的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。此外，便于将芯片晶粒高热流密度点的热量散出，使得芯片晶粒的散热更加均匀。

在一些例子中，可以将第一过孔2和第二过孔3设于晶粒中的core(核心)、L3(缓存)以及电源管理模块等温度较高的单元相对应的位置，以将这些单元产生的热量转换为电能，再将电能回收利用。

参见图3和图4，可在芯片晶粒的边缘部分以及core(核心)、L3(缓存)、IO(输入输出端口)等模块外围设置贯穿衬底的过孔。过孔的位置和具体深度可根据实际需要进行调整。

参见图5，为了方便将第一热电转换单元转换的电能引出，本申请又一实施例，与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的第一过孔2的第一端和第二过孔3的第一端开口于第一晶粒1的衬底的第一表面；其中，衬底的第一表面为衬底远离第一晶粒1的金属层的表面。

第一晶粒1的衬底可为硅衬底，在硅衬底的一个表面刻蚀有电路器件，在该表面上面还设有金属层，本实施例的衬底的第一表面为衬底远离第一晶粒1的金属层的表面。

参见图1，为了提高第一热电转换单元的转换效率，本申请又一实施例，与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的第一过孔2中的第一热电材料的第二端与第二过孔3中的第二热电材料的第二端电连接；其中，第一热电材料的第二端相对第一热电材料的第一端，更靠近第一晶粒1上的热源部件；第二热电材料的第二端相对第二热电材料的第一端，更靠近第一晶粒1上的热源部件。

第一晶粒1上的热源部件即在工作时，第一晶粒1中能够产生热量的器件或模块。

第一热电材料和第二热电材料电连接，从而能够产生电压，在一些例子中，第一热电材料的第二端相对第一热电材料的第一端更靠近第一晶粒1上的热源部件，第二热电材料的第二端相对第二热电材料的第一端更靠近第一晶粒1上的热源部件，第一热电材料的第二端和第二热电材料的第二端的温度较高，而第一热电材料的第二端与第二热电材料的第二端相连，这样，可以在第一热电材料的第一端和第二热电材料的第一端形成电压。

为将第一晶粒1中不同位置处的热量转换为电能，提高电能利用率，第一过孔2中的第一热电材料的第二端与所述第二过孔3中的第二热电材料的第二端，通过第一金属线电连接。

在一些例子中，第一金属线位于第一晶粒1的衬底中。

第一金属线位于第一晶粒1的衬底中，可以将衬底中的热量传导到第一热电材料和第二热电材料，再将热量转换为电能，从而降低衬底的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。

参见图6，在又一些例子中，第一金属线位于第一晶粒1的衬底的第二表面。

衬底的第二表面可为衬底靠近第一晶粒1的金属层的表面，本实施例的衬底的第二表面与上述实施例中的衬底的第一表面相对。

第一金属线位于第一晶粒1的衬底的第二表面，可将第二表面上刻蚀的器件产生的热量传导到第一热电材料和第二热电材料，再将热量转换为电能，从而降低衬底的第二表面的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。

在再一些例子中，第一金属线位于第一晶粒1的金属层中；金属层位于衬底的第二表面上。

第一晶粒1的金属层可在衬底之上。

第一金属线位于第一晶粒1的金属层中，可将金属层中的热量传导到第一热电材料和第二热电材料，再将热量转换为电能，从而降低金属层的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率。

为了防止第一热电材料向硅衬底中扩散影响第一晶粒1的性能，提高第一晶粒工作的可靠性，在一些例子中，可在第一热电材料和第一过孔2之间设有阻止第一热电材料向第一晶粒1中扩散的扩散阻挡层，扩散阻挡层的材料可为钛、钽、钛氮化合物、钽氮化合物或者钛钽氮化合物。

第一热电材料如易扩散到体硅区，会影响第一晶粒1的可靠性，因此在填充第一热电材料前需要填充一层扩散阻挡层防止第一热电材料向硅衬底中扩散，保证第一晶粒1性能。

为了防止第二热电材料向硅衬底中扩散影响第一晶粒1的性能，提高第一晶粒工作的可靠性，在一些例子中，在第二热电材料和第二过孔3之间设有阻止第二热电材料向第一晶粒1中扩散的扩散阻挡层。

第二热电材料如易扩散到体硅区，会影响第一晶粒1的可靠性，因此在填充第二热电材料前需要填充一层扩散阻挡层防止第二热电材料向硅衬底中扩散，保证第一晶粒1性能。

参见图1、图2和图7，为了将更多的热量转换为电能，降低第一晶粒的温度，又便于将电能回收，提高能源的利用率，本申请又一实施例，与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例，在第一晶粒1中还设有第三过孔4和第四过孔5；在第三过孔4中设有第一热电材料，在第四过孔5中设有第二热电材料，第三过孔4中的第一热电材料与第四过孔5中的第二热电材料电连接形成第二热电转换单元。

在一些例子中，第三过孔4的第一端和第四过孔5的第一端可开口于第一晶粒1的衬底的第一表面；其中，衬底的第一表面为衬底远离第一晶粒1的金属层的表面。

在另一些例子中，第三过孔4中的第一热电材料的第二端与第四过孔5中的第二热电材料的第二端电连接；其中，第一热电材料的第二端相对第一热电材料的第一端，更靠近第一晶粒1上的热源部件；第二热电材料的第二端相对第二热电材料的第一端，更靠近所述第一晶粒1上的热源部件。

在又一些例子中，第三过孔4中的第一热电材料的第二端与第四过孔5中的第二热电材料的第二端，通过第二金属线电连接；第二金属线位于第一晶粒1的衬底中；或者，第一金属线位于所述第一晶粒1的衬底的第二表面；所述衬底的第二表面为所述衬底靠近所述第一晶粒1的金属层的表面；或者，所述第一金属线位于所述第一晶粒1的金属层中；所述金属层位于所述衬底的第二表面上。

在再一些例子中，在第一热电材料和第三过孔4之间设有阻止第一热电材料向第一晶粒1中扩散的扩散阻挡层；和/或，在第二热电材料和第四过孔5之间设有阻止所述第二热电材料向所述第一晶粒1中扩散的扩散阻挡层。

第一过孔2中的第一热电材料和第二过孔3中的第二热电材料形成的第一热电转换单元，与第三过孔4中的第一热电材料和第四过孔5中的第二热电材料形成的第二热电转换单元可串联，也可并联。在一些例子中，第三过孔4中的第一热电材料的第一端，与第二过孔3中的第二热电材料的第一端电连接。

由于第一过孔2中的第一热电材料与第二过孔3中的第二热电材料电连接形成的第一热电转换单元，第三过孔4中的第一热电材料与第四过孔5中的第二热电材料电连接形成第二热电转换单元，而第三过孔4中的第一热电材料的第一端，与第二过孔3中的第二热电材料的第一端电连接，这样，第一热电转换单元和第二热电转换单元串联连接即第一过孔2中的第一热电材料、第二过孔3中的第二热电材料、第三过孔4中的第一热电材料和第四过孔5中的第二热电材料串联连接，这样，第一热电转换单元和第二热电转换单元转换的电压较大。

在又一些例子中，第三过孔4中的第一热电材料的第一端，与第一过孔2中的第一热电材料的第一端电连接，第四过孔5中的第二热电材料的第一端，与第二过孔3中的第二热电材料的第一端电连接。

第三过孔4中的第一热电材料的第一端，与第一过孔2中的第一热电材料的第一端电连接，第三过孔4中的第一热电材料的第一端，与第一过孔2中的第一热电材料的第一端电连接形成输出电压的一端。

第四过孔5中的第二热电材料的第一端，与第二过孔3中的第二热电材料的第一端电连接形成输出电压的另一端。

本实施例中，第三过孔4中的第一热电材料的第一端，与第一过孔2中的第一热电材料的第一端电连接，第四过孔5中的第二热电材料的第一端，与第二过孔3中的第二热电材料的第一端电连接，这样，第一热电转换单元和第二热电转换单元并联连接，这样，第一热电转换单元和第二热电转换单元转换的转换电流较大。

为了将金属层的热量转换为电能，减少金属层的温度，提高电能利用率，在一些例子中，第一过孔2中的第一热电材料的第二端与第二过孔3中的第二热电材料的第二端，通过第一金属线电连接，第一金属线处于金属层中的第一金属层，第三过孔4中的第一热电材料的第二端与第四过孔5中的第二热电材料的第二端，通过第二金属线电连接，第二金属线处于金属层中的第二金属层。

参见图8，参考监控芯片是否破裂的监控模块DCM，监控模块DCM为改进的分段式表面金属线，参见图9，监控模块DCM的分段式表面金属线处于同一金属层，可以将各个热电转换单元通过同一金属层中的金属线进行连接；参见图10，监控模块DCM的分段式表面金属线处于不同金属层，可以将各个热电转换单元通过不同的金属层中的金属线进行连接。

在实际应用中，热电转换单元之间不局限于串联或者并联，还可以既有串联又有并联，如还包括第三热电转换单元，第三热电转换单元和第二热电转换单元并联再与第一热电转换单元串联。

在第一晶粒1中还设有第五过孔和第六过孔；在第五过孔中设有第一热电材料，在第六过孔中设有第二热电材料；第五过孔中的第一热电材料与第一过孔2中的第一热电材料并联连接；第六过孔中的第二热电材料与第二过孔3中的第二热电材料并联连接。

为了增加第一晶粒1的散热效果，降低第一晶粒的温度，在一些例子中，在第一晶粒1中设有第七过孔，在第七过孔中设有第一导热体。

第一导热体可由导热材料制成，例如导热材料可为铜。第七过孔开设的位置不影响晶粒正常工作。

本实施例，在第一晶粒1中设有第七过孔，在第七过孔中设有第一导热体，这样，第一晶粒1的内部热量可以通过第一导热体传导出来，从而提高芯片晶粒的散热效果，此外，便于将芯片晶粒的高热量点的热量导出，提高芯片晶粒及芯片晶粒所在的芯片的可靠性。

为了提高单位面积的散热效果，在一些例子中，第七过孔可位于第一过孔2和第二过孔3之间。

为了将第一晶粒1的衬底中的热量、在第一晶粒1的衬底的第二表面的热量和/或第一晶粒1的金属层中的热量导出，降低第一晶粒温度，在一些例子中，在第一晶粒1的衬底中、在第一晶粒1的衬底的第二表面和/或第一晶粒1的金属层中设有第二导热体，第七过孔中的第一导热体与第二导热体相连。

其中，衬底的第二表面为所述衬底靠近第一晶粒1的金属层的表面。

第七过孔中的第一导热体与第二导热体相连，其中，第七过孔中的第一导热体与第二导热体可直接相连，也可通过焊球或金属线相连。

第二导热体可为金属线、焊球和/或焊盘。

为了将热量封装壳体散出，在一些例子中，第二导热体设于第一晶粒1的衬底的第二表面，第七过孔的第一端开口于第一晶粒1的衬底的第一表面，第二端位于第一晶粒1的衬底的第二表面；其中，衬底的第一表面为衬底靠近第一晶粒1的金属层的表面，衬底的第二表面为衬底远离第一晶粒1的金属层的表面。

第七通孔从第一晶粒1的衬底的第一表面延伸到衬底的第二表面，这样，可以方便地将第七通孔中的第一导热体与处于第一晶粒1的衬底的第二表面的第二导热体相连。

在又一些例子中，第二导热体设于第一晶粒1的金属层中；第七过孔的第一端开口于第一晶粒1的衬底的第一表面，第二端位于第一晶粒1的金属层中；其中，衬底的第一表面为衬底靠近第一晶粒1的金属层的表面。

第七过孔从第一晶粒1的衬底的第一表面延伸至第一晶粒1的金属层中，这样，可以方便地将第七通孔中的第一导热体与处于第一晶粒1的金属层中的第二表面的第二导热体相连。

为了降低衬底的温度，进一步提高散热效果，在一些例子中，在第一晶粒1中设有第八过孔，在第八过孔中设有第三导热体；第八过孔的第一端开口于第一晶粒1的衬底的第一表面，第二端位于第一晶粒1的衬底中。

第八过孔从第一晶粒1的衬底的第一表面，延伸到第一晶粒1的衬底中，这样，可将衬底中的热量通过第八过孔中的第三导热体导出。

在第一导热体的材料为易扩散材料的情况下，第一导热体的材料扩散进体硅区，这样，会改变硅迁移率，影响第一晶粒1的可靠性，为了避免对第一晶粒1的可靠性产生影响，在一些例子中，第一导热体与所述第七过孔的内壁之间，设有阻止所述第一导热体的材料向所述第一晶粒1中扩散的扩散阻挡层。

扩散阻挡层的材料可为钛、钽、钛氮化合物、钽氮化合物或者钛钽氮化合物。

例如铜作为导热体，铜易扩散到体硅区，从而影响晶粒的可靠性，因此在填充铜前需要填充一层扩散阻挡层防止铜向硅衬底中扩散，保证晶粒性能。

在研究过程中，发明人发现，还可以将第一热电材料和第二热电材料设置于不同的晶粒上，同样能够实现热电转换，提高能源的利用率，本申请一实施例的芯片，可包括封装壳体、第一晶粒1和第二晶粒，所述第一晶粒1和所述第二晶粒设于所述封装壳体内；在所述第一晶粒1中设有第一过孔2，在所述第二晶粒中设有第二过孔3；在所述第一过孔2中设有第一热电材料，在所述第二过孔3中设有第二热电材料，所述第一过孔2中的第一热电材料与所述第二过孔3中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元。

基于以上内容，本领域技术人员可知，可将第二过孔3设于第二晶粒上，其它技术特征，可参见上述实施例中的第一过孔2和第二过孔3的相应设置，并且，在第一晶粒1中还可以设置一个过孔或多个过孔，在第二晶粒中也还可以设置一个或多个过孔，这些过孔中的第一热电材料和第二热电材料之间可以跨晶粒连接也可与所在的晶粒中其它的热电材料连接构成热电转换单元。各热电转换单元之间可串联，也可并联，还可以串联和并联混合使用，具体地，可将各个热电转换单元依次串联起来形成串联热电转换单元，可以提升对外输出电压。考虑到热电材料的热电转换效率以及实际功能需求，串联热电转换单元可能无法满足具体应用。可以考虑将多个热电转换单元串联形成串联单元组，再将串联单元组并联；也可以考虑将多个热电转换单元并联形成并联单元组，再将并联单元组串联。各个热电转换单元的连接形式需要根据实际需求以及热电材料的热电转换效率进行设计。

在第二晶粒中也可以设置过孔，在过孔中设有导热体，其它的相关设置可参见上述实施例中的第一晶粒1的相关技术特征。

为了将通过上述实施例得到的电能回收，实现能源循环利用，提高能源的利用率，参见图11，本申请一实施例提供一种热量回收系统，包括热电转换单元、热电控制单元、电源分配单元、储能单元、电源管理单元、升压单元、整理滤波单元芯片控制单元，从而可以将热电转换模块转化的电能直接外部存储起来，也可以转化为芯片能用的电力。

当热电转换得到的电能充沛时，可通过热电控制单元和电源分配单元将部分电能直接利用，而剩下的电能则通过外加储能单元将这些电能储存起来，在有需要时将这些电能再释放出来，完成能量的充分利用；当热电转换得到的电能较弱时则把这些电能直接利用。这些电能在输送给芯片使用前还需要通过升压单元、整流滤波单元将其转变为芯片可使用的电源，再通过芯片控制单元将这些电能分配给芯片内的各元件使用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种芯片，其特征在于，包括：封装壳体和第一晶粒，所述第一晶粒设于所述封装壳体内；

在所述第一晶粒中设有第一过孔和第二过孔；在所述第一过孔中设有第一热电材料，在所述第二过孔中设有第二热电材料，所述第一过孔中的第一热电材料与所述第二过孔中的第二热电材料电连接形成第一热电转换单元。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一过孔的第一端和所述第二过孔的第一端开口于所述第一晶粒的衬底的第一表面；其中，所述衬底的第一表面为所述衬底远离所述第一晶粒的金属层的表面。

3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一过孔中的第一热电材料的第二端与所述第二过孔中的第二热电材料的第二端电连接；其中，所述第一热电材料的第二端相对所述第一热电材料的第一端，更靠近所述第一晶粒上的热源部件；所述第二热电材料的第二端相对所述第二热电材料的第一端，更靠近所述第一晶粒上的热源部件。

4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，所述第一过孔中的第一热电材料的第二端与所述第二过孔中的第二热电材料的第二端，通过第一金属线电连接；

所述第一金属线位于所述第一晶粒的衬底中；或者，

所述第一金属线位于所述第一晶粒的衬底的第二表面；所述衬底的第二表面为所述衬底靠近所述第一晶粒的金属层的表面；或者，

所述第一金属线位于所述第一晶粒的金属层中；所述金属层位于所述衬底的第二表面上。

5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，在所述第一热电材料和所述第一过孔之间设有阻止所述第一热电材料向所述第一晶粒中扩散的扩散阻挡层；和/或，在所述第二热电材料和所述第二过孔之间设有阻止所述第二热电材料向所述第一晶粒中扩散的扩散阻挡层。

6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，在所述第一晶粒中还设有第三过孔和第四过孔；在所述第三过孔中设有第一热电材料，在所述第四过孔中设有第二热电材料，所述第三过孔中的第一热电材料与所述第四过孔中的第二热电材料电连接形成第二热电转换单元。

7.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述第三过孔中的第一热电材料的第一端，与所述第二过孔中的第二热电材料的第一端电连接；或者，

所述第三过孔中的第一热电材料的第一端，与所述第一过孔中的第一热电材料的第一端电连接，所述第四过孔中的第二热电材料的第一端，与所述第二过孔中的第二热电材料的第一端电连接。

8.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，在所述第一晶粒中还设有第五过孔和第六过孔；在所述第五过孔中设有第一热电材料，在所述第六过孔中设有第二热电材料；

所述第五过孔中的第一热电材料与所述第一过孔中的第一热电材料并联连接；

所述第六过孔中的第二热电材料与所述第二过孔中的第二热电材料并联连接。

9.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，在所述第一晶粒中设有第七过孔，在所述第七过孔中设有第一导热体。

10.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第七过孔位于所述第一过孔和第二过孔之间。

11.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第一晶粒的衬底中、在所述第一晶粒的衬底的第二表面和/或所述第一晶粒的金属层中设有第二导热体；其中，所述衬底的第二表面为所述衬底靠近所述第一晶粒的金属层的表面；

所述第七过孔中的第一导热体与所述第二导热体相连。

12.根据权利要求11所述的芯片，其特征在于，所述第二导热体设于所述第一晶粒的衬底的第二表面和/或所述第一晶粒的金属层中；所述第七过孔的第一端开口于所述第一晶粒的衬底的第一表面，第二端位于所述第一晶粒的衬底的第二表面或所述第一晶粒的金属层中；其中，所述衬底的第一表面为所述衬底靠近所述第一晶粒的金属层的表面，所述衬底的第二表面为所述衬底远离所述第一晶粒的金属层的表面。

13.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，在所述第一晶粒中设有第八过孔，在所述第八过孔中设有第三导热体；

所述第八过孔的第一端开口于所述第一晶粒的衬底的第一表面，第二端位于所述第一晶粒的衬底中。

14.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第一导热体与所述第七过孔的内壁之间，设有阻止所述第一导热体的材料向所述第一晶粒中扩散的扩散阻挡层。

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