JP2004507006A - Compact high-density memory system - Google Patents

Compact high-density memory system Download PDF

Info

Publication number
JP2004507006A
JP2004507006A JP2002521306A JP2002521306A JP2004507006A JP 2004507006 A JP2004507006 A JP 2004507006A JP 2002521306 A JP2002521306 A JP 2002521306A JP 2002521306 A JP2002521306 A JP 2002521306A JP 2004507006 A JP2004507006 A JP 2004507006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
electronic package
frequency semiconductor
high frequency
bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002521306A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ファン ジーイネン
レ アイ ディ
リ チェーユ
Original Assignee
ハイ コネクション デンシテイ インコーポレイテッド
ファン ジーイネン
レ アイ ディ
リ チェーユ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/835,123 external-priority patent/US6381164B1/en
Application filed by ハイ コネクション デンシテイ インコーポレイテッド, ファン ジーイネン, レ アイ ディ, リ チェーユ filed Critical ハイ コネクション デンシテイ インコーポレイテッド
Publication of JP2004507006A publication Critical patent/JP2004507006A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/02Disposition of storage elements, e.g. in the form of a matrix array
    • G11C5/04Supports for storage elements, e.g. memory modules; Mounting or fixing of storage elements on such supports
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/06Arrangements for interconnecting storage elements electrically, e.g. by wiring
    • G11C5/063Voltage and signal distribution in integrated semi-conductor memory access lines, e.g. word-line, bit-line, cross-over resistance, propagation delay

Abstract

本発明により、メモリ素子などの高速高性能半導体のための小形高密度電子パッケージが提供される。小形高密度電子パッケージは、モジュール間の相互接続が短い高速インピーダンス制御伝送線路バスを有する複数のモジュールを備え、高い電気的性能を維持するために、モジュールの1つに、任意選択でドライバ線路終端器が組み込まれている。相応しいアプリケーションには、RAMBUSおよびDDRなどのマイクロプロセッサ・データ・バスおよびメモリ・バスがある。モジュールは、メモリ・モジュールに直接取り付けられたパックされていない、あるいはパックされたメモリ・チップを有する従来の印刷回路カード上に形成することができる。熱制御構造を備え、高密度モジュールを信頼し得る動作温度範囲内に維持することができる。The present invention provides a small, high-density electronic package for high-speed, high-performance semiconductors such as memory devices. The small high-density electronic package comprises a plurality of modules having high-speed impedance controlled transmission line buses with short interconnections between the modules, and optionally one of the driver line terminations to maintain high electrical performance. A vessel is incorporated. Suitable applications include microprocessor data buses and memory buses, such as RAMBUS and DDR. The module can be formed on a conventional printed circuit card having unpacked or packed memory chips mounted directly on the memory module. With a thermal control structure, the high density module can be maintained within a reliable operating temperature range.

Description

【0001】
(関連特許出願)
本出願は、すべて参照により本明細書に組み込まれる、Brown他のHIGH CAPACITY MEMORY MODULE WITH BUILT−IN HIGH SPEED BUS TERMINATIONSに対して発行された米国特許第6,172,895号、および1999年12月9日出願の同時係属米国特許出願第09/457,776号、1999年12月14日出願の同時係属米国特許出願第09/461,065号、およびすべて2000年8月24日出願の同時係属米国特許出願第09/645,860号、第60/227,689号、第09/645,859号、第09/645,858号、および2001年1月31日出願の同時係属米国特許出願第09/772,641号に関する。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、高密度小形電子パッケージに関し、より詳細には、インピーダンス制御伝送線路バスを有し、高い電気的性能を維持するために、モジュール内に任意選択でドライバ線路終端器が組み込まれた高性能高密度メモリ・モジュールの高密度小形パッケージングに関する。
【0003】
(発明の背景)
高速電子システムに使用するための電子パッケージ設計の最近の傾向は、高速電子システムの重要な部分を形成している、様々な回路装置間の、電気的性能が高く、高密度かつ信頼性の高い相互接続を提供することである。これらの高速電子システムはコンピュータであり、電気通信ネットワーク装置であり、ハンドヘルド「パーソナル・ディジタル・アシスタント」であり、医療機器であり、あるいはその他のあらゆる電子装置である。
【0004】
最終製品の潜在的な故障により、致命的な誤接続が生じるため、このような接続に対する高い信頼性は不可欠である。また、相互接続は、印刷回路基板を占有する面積が極力小さく、かつ、印刷回路基板上の配線への影響を最小にする一方で、可能な限り高密度であることが極めて重要である。ラップトップ・コンピュータおよびハンドヘルド装置などの場合のように、いくつかのケースでは、コネクタおよび補助回路部材の高さが可能な限り低いことが極めて重要である。
【0005】
システムの密度および性能が極めて劇的に向上しているため、相互接続に対する仕様も非常に厳しくなっている。高い電気的性能を証明する1つの方法は、信号の完全性を改善することである。信号の完全性の改善は、相互接続に、相互接続の所要システム・インピーダンスへのより厳密な整合を促進するシールドを施すことによって実現することができる。これらの要求事項が、特に現場分離性に対する要求と相まって、多様な可能コネクタ解決法を導いている。
【0006】
また、様々なシステム構成部品(例えばコネクタ、カード、チップ、基板、モジュール等)の効率的な修理、アップグレードおよび/または交換を保証するためには、接続部を工場で再加工することができることが望ましい。また、場合によっては、このような接続部分が、最終製品の内部において分離可能であり、かつ、現場での再接続が可能であることがさらに望ましい。このような機能は、例えば製造中における試験を容易にするためにも望ましい。
【0007】
ランド・グリッド・アレイ(LGA)は、このような接続の一例であり、接続すべき2つの基本的に平行な回路素子の各々が、線形または二次元アレイに配列された複数の接点を有している。インターポーザとして知られている相互接続エレメントのアレイが、接続すべき2つのアレイの間に置かれ、接点すなわちパッド間の電気接続を提供している。さらに高密度の相互接続の場合においても、追加平行回路素子を積み重ね、追加LGAコネクタを介して電気接続することにより、三次元パッケージを生成することができる。いずれの場合においても、ピン・アンド・ソケット型相互接続の場合のような保持力が内在しないため、係合している間、各接触部材を適切な力で押し付け、回路素子に対する必要な相互接続を確実に形成するために必要な力を生成するクランプ機構が必要である。LGAインターポーザは、多くの様々な方法で実施されているが、最も興味深い実施態様は、前述の同時係属米国特許出願に記載されている実施態様である。
【0008】
近代の高速ディジタル・コンピュータに使用するための高速メモリ・バスなどのアプリケーションの場合、それらのコンピュータ上で走る、高度に複雑なソフトウェアには、常にバスが増加し、クロック速度が速くなる大量の揮発性ランダム・アクセス・メモリ(RAM)が必要である。高速メモリ・サイクル時間を保証するために、極端に短い、立上りの鋭いパルスが使用される。極めて多数のメモリ素子に有用な電気ドライブ要求事項は、より低速のメモリが使用されていた時代に比べると、はるかに厳しくなっている。
【0009】
メモリ・システムの最大動作速度は、メモリ・コントローラとメモリ素子またはバスの間の電気相互接続によってほぼ決定される。データ転送速度が速くなると、信号の変化時間に対して、相互接続を介した信号伝搬時間が無視し得なくなる。バス速度が速い場合、これらの相互接続は、伝送線路ネットワークとして挙動する。したがって、このような伝送線路ネットワークの応答特性によって、メモリ・バスの最大有効速度が決定される。
【0010】
現代の小形メモリ・パッケージング技術では、システム上で物理的に有効なメモリの量は、メモリ素子(チップ)自体の容量、個々のカードすなわちモジュール上の物理的電気接続の数、および追加メモリ・カードを支えるために利用することができるスペースの量によって決定されている。デイジー・チェーンが可能なカードすなわちモジュールの数は、線路ドライバまたはレシーバの容量によっても制限されている。
【0011】
従来のランダム・アクセス・メモリ・システムでは、ある一定時間間隔の間、バス上に存在することができるのは、わずかに1ビットでしかないため、バス速度は、主としてバスの信号セットアップ時間によって決定されている。その結果、現時点におけるPCメモリ・システム内のこのようなバスに対する実現可能最大データ転送速度は、266Mビット/秒である。通常、インピーダンス整合終端の必要はなく、このような従来のRAM装置には、インピーダンス整合終端は提供されていない。
【0012】
一見したところ、Dell他のSTACKABLE MEMORY CARDに対して発行された米国特許第5,963,464号の素子のいくつかは、本発明の様々な実施形態の素子と類似しているように思われるが、さらなる調査の結果、著しく相違していることが分かっている。DELLの図1ないし図3に示されている実施形態は、積み重ね可能なメモリ・カード設計である。実施形態が示す積み重ね可能メモリ・カードは、コネクタ・ソケットが頂部表面に取り付けられ、各カードの底部表面にコネクタ・ピンが取り付けられている。係合ソケットは、マザーボード上に含まれている。このパッケージング技術は、メモリ・バス技術が低速の場合には適切であるが、非シールド化誘導性コネクタ・ピンの電気的不連続性が大きく、そのために重大な反射および電気雑音を生成している。また、最上部のカードの頂部表面上の未使用ソケットがアンテナとして作用し、漂遊RFをピックアップしている。信頼性/製造の観点から、ピン・アンド・ソケット手法は、1本のピンまたは1個のソケットが曲がり、あるいは損傷しただけでも、モジュールが損傷する可能性を残している。このような場合、カードを再加工するか、あるいは廃棄しなければならない。
【0013】
開示用としてRAMBUS(登録商標)ベースのメモリ・モジュールが選択されているが、Double Data Rate(DDR)SDRAMなどの他の高速メモリ・モジュールばかりでなく、高速かつ高性能を必要とする、他にもあるが、マイクロプロセッサ・ベース、ディジタル信号プロセッサ・ベース、および電気通信ベースのアプリケーションおよびサブシステムを始めとする他の多くのアプリケーションのための広範囲の様々な電子パッケージング構造に、この発明によって教示される原理を適用することができることは明らかであろう。
【0014】
より高速のバス速度を実現し、同時に、より大量の記憶容量を可能にするためには、インピーダンス制御方式のバスを採用しなければならない。例えば、California州Mountain ViewのRambus社によって創り出されたRAMBUS技術は、すべて高速データ・バスによってマザーボード上で相互接続された、最大3枚のRAMBUS Inline Memory Mojule(RIMM)カード上にメモリ素子が配置された(パッケージ化された)メモリ構成を特徴としている。1つまたは複数の終端部品が、バスの物理的端部のマザーボード上に置かれている。
【0015】
動作については、マザーボード上のドライバ回路を出たアドレス/データ線が、メモリ・チェーン内の第1のRIMMカードに接続されている。これら同一アドレス/データ線は、完全な第2の接続セットを介してRIMMを出なければならない。この経路は、ドライバ線がその終端に到達する前に、第2および場合によっては第3のRIMMモジュールを通して続いている。このメモリ/バス構成により、極めて高速の通過信号を、メモリ・コントローラとデータ記憶素子の間の比較的長いバス上を転送することができる。これらのバスにより、複数のビットがバスの各線を同時に伝搬することができ、それにより、800Mビット/秒のアクセス・データ転送速度を実現している。将来的にはさらに高速のバス速度が可能であろう。
【0016】
このようなバスの最も重要な特徴の1つは、信号の忠実度および信号の完全性を維持するために、信号伝搬経路の実効インピーダンスが良好に制御され、かつ、バスの一端がバスの特性インピーダンスに終端されることである。
【0017】
このようなバスを採用しているシステムでは、ドライブ信号の振幅は、一般的に従来のディジタル信号の振幅より、はるかに小さくなっている。これは、素子のドライブ強度(dv/dt)に対する制限によるものである。
【0018】
上述のすべての要因が、信頼に足る動作を、バスに沿った相互接続のインピーダンスの制御に著しく依存したものにしている。信号伝送経路に沿ったあらゆるインピーダンス不整合が信号を劣化させ、延いてはデータ伝送における誤りをもたらすことになる。また同時に、信頼に足るデータ伝送のためには、すべての信号ビットおよびクロック間のタイミングを正確に維持することが、極端に重要である。そのために、このようなバスの場合、信号−クロック遅延差(データ−クロック・スキュー)を最小にすることも重要な要求事項である。スキューに寄与する要因には、以下に列記する要因がある。
a)導線の長さの差
b)印刷回路基板および/または基板印刷回路トレースの公称インピーダンスからの偏差
c)信号がコネクタを通過しなければならない回数
d)コネクタのシールドされていない部分の長さ
【0019】
コネクタのインピーダンス不整合は、反射、順方向クロストーク、および逆方向クロストークの原因になり、これらのすべてが、タイミングのジッタに寄与し、スキューの最小化をさらに困難にする定在波として作用するため、後者は非常に重要である。
【0020】
従来技術による小形メモリ・システム設計は、一般的に、メモリ・コントローラ、クロック・ドライバ、およびバス終端からなり、すべて、コントローラと終端の間に最大3つのメモリ・スロットを有するマザーボード上に取り付けられている。データ信号は、終端に到達する前にすべてのモジュールを通過しなければならず、また、合計最大6個のエッジ・コネクタを通らなければならない。それらの設計のため、現在のエッジ・コネクタは、信号の品質を低下させ、それにより信号チャネルの性能を制限するインピーダンス不整合およびクロストークをもたらしている。
【0021】
メモリ・モジュール自体に終端を持たせることにより、何種類かの性能が改善されている。使用しなければならないコネクタ・ピンがわずかに1組であるため(すなわち、終端モジュールから出て行くバス線を持つ必要がないため)、追加コネクタ・ピン能力を、単一カードすなわちモジュール上のより大量のメモリに対するアドレス機能専用にすることができる。これにより、メモリ・パッケージ内に2チャネルのメモリを統合することができるため、帯域幅を広げ、かつ、記憶容量を2倍にすることができる。また、必要なコネクタ・ピンが本質的に半分に低減されるため、実装面積が節約され、モジュール上にさらに多数のチップをパッケージすることができる。
【0022】
メモリとドライバ回路との物理的間隔が、以前に可能であった間隔よりはるかに近接して、より多くのメモリが単一カードに配置されるため、バス経路の全長が著しく短縮されている。また、出口接触部を通過する信号の余計な通路が除去されるため、性能がさらに改善されている。さらに、メモリ・モジュールと従来技術による外部終端抵抗器の間のバス経路部分も除去されている。
【0023】
すべてのメモリ・モジュールを同一モジュールにしなければならない場合(例えば、すべて終端なしにする場合)、終端のためにのみ、個別のモジュールを生成することができる。そのケースについては、本明細書において、追って実施形態で示す。このケースに対して、あるいは既に開示済みのオンモジュール終端のケースに対して、本発明の設計により、メモリ・モジュールおよびマザーボードの設計の複雑さおよび製造費が低減される。1つないし3つのメモリ・モジュールを有するメモリ・システムの場合、最終モジュールとして、終端済みモジュールあるいは終端モジュールを使用することにより、最大システム性能の実現が促進される。
【0024】
本発明による小形メモリ・モジュール、任意選択で自己終端メモリ・モジュールを、革新的ランド・グリッド・アレイ相互接続技術と組み合わせることにより、以前に可能であった密度よりはるかに高い密度が実現される。これにより、高さに制限のあるアプリケーションにおいて、はるかに多くのメモリをパッケージすることができる。より多くの記憶容量を、線路ドライバ/レシーバにより近接して配置することができ、それにより、特にメモリ・モジュールが自己終端される場合、経路長が短縮される。熱管理構造を備えることによって温度を下げ、信頼性を向上させることができる。
【0025】
したがって本発明の目的は、小形高密度メモリ・パッケージを提供することである。
【0026】
本発明の追加目的は、新規な高密度コネクタ技術を利用した小形高密度メモリ・パッケージを提供することである。
【0027】
本発明の他の目的は、メモリ・モジュール自体に任意選択で設けられたバス終端を有する小形高密度メモリ・モジュールを提供することである。
【0028】
本発明のさらに他の目的は、データ経路の長さを有効に短縮し、それにより高速ディジタル・コンピュータまたは類似のドライバ電気要求事項の軽減を補助することができる小形高密度メモリ・パッケージを提供することである。
【0029】
本発明のさらに他の目的は、単一および二重の両バス・チャネルをサポートする小形高密度メモリ・パッケージを提供することである。
【0030】
(発明の概要)
本発明により、メモリ素子などの高速高性能半導体のための小形高密度電子パッケージが提供される。小形高密度電子パッケージは、モジュール間の相互接続が短い高速インピーダンス制御伝送線路バスを有する複数のモジュールを備え、高い電気的性能を維持するために、モジュールの1つに、任意選択でドライバ線路終端器が組み込まれている。相応しいアプリケーションには、他にもあるが、RAMBUSおよびDDRなどのマイクロプロセッサ・データ・バスおよびメモリ・バスがある。モジュールは、メモリ・モジュールに直接取り付けられたパックされていない、あるいはパックされたメモリ・チップを有する従来の印刷回路カード上に形成することができる。モジュール上に直接取り付けられたバス終端を有するメモリ・モジュールを使用することにより、信号の品質および完全性が改善され、したがってシステムの性能が向上する。また、このような設計により、バス出口接続の必要性が除去され、それによりフリードアップ接続能力を使用し、モジュール上の追加記憶容量にアドレスすることができる。熱制御構造を備え、高密度モジュールを信頼し得る動作温度範囲内に維持することができる。
【0031】
本発明は、詳細説明と共に添付の図面を参照することにより、完全に理解されるであろう。
【0032】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
一般的には、本発明は、裸メモリ・チップまたは従来のメモリ・チップ・パッケージのいずれかでできたメモリ素子などの高速高性能半導体のための小形高密度電子パッケージである。小形高密度電子パッケージは、モジュールとマザーボードの間のLGA相互接続が短い高速インピーダンス制御伝送線路バスを有する複数のモジュールを備え、高い電気的性能を維持するために、モジュールの1つに、任意選択でドライバ線路終端器が組み込まれている。熱制御構造を備え、高密度モジュールを信頼し得る動作温度範囲内に維持することができる。
【0033】
先ず図1aを参照すると、従来技術による多重カード(2カード)メモリ・システム10の略図が示されている。従来の2スロット・ボードおよび3スロット・ボードの場合、すべてのスロットが使用されていない場合であっても、マザーボード12上で終端しなければならない。信号の品質は、RIMMカード24および38とマザーボード12上の回路との間の信号経路を提供している、電気雑音の多い標準カードオンボード・コネクタ22および36によって比例的に劣化する。
【0034】
開示用としてRAMBUSベースのメモリ・サブシステムが選択されているが、Double Data Rate(DDR)Synchronous Dynamic Random Access Memory(SDRAM)などの他の高速メモリ・サブシステムばかりでなく、高速かつ高性能を必要とする、他にもあるが、マイクロプロセッサ・ベース、ディジタル信号プロセッサ・ベース、および電気通信ベースのアプリケーションおよびサブシステムを始めとする他の多くのアプリケーションのための広範囲の様々な電子パッケージング構造に、この発明によって教示される原理を適用することができることは明らかであろう。
【0035】
図によれば、マザーボード12の一部は、RAMBUSメモリ・システムを実施するために必要なサポート回路を備えている。Direct RAMBUS Clock Generator(DRCG)回路14、およびDirect RAMBUS ASIC Cell(DRAC)18を含むマスタ・デバイス16が、マザーボード12上に実施されている。RAMBUSチャネル・セグメント20は、DRAC18を、マザーボード12に物理的に接続された第1のコネクタ22に接続している。通常、RAMBUSチャネル・セグメント20は、内部印刷配線トレース(図示せず)によって接続されている。第1のコネクタ22は、通常、第1のRIMMカード24上の係合接触パッドと係合するように設計された複数のばね荷重接触部を有している。
【0036】
RAMBUSアーキテクチャの場合、通常、184個の接触部が各メモリ・モジュール上に設けられている。RAMBUSチャネル・セグメント20は、バス入口領域26で第1のRIMMカード24に入り、デバイス接続セグメント30を介してRIMMカード24に取り付けられた多数の個別メモリ素子28に接続される。RAMBUSチャネルは、次にRAMBUSチャネル出口領域32を介してRIMMカード24を出た後、第1のRIMMカード24からマザーボード12に戻る。追加印刷配線トレースが、RAMBUSチャネル・セグメント34を、同じくマザーボード12上の第2のコネクタ36に接続している。第2のコネクタ36は、第2のRIMMカード38を保持している。
【0037】
RAMBUSチャネル入口部分40、一連のメモリ素子28、一連のデバイス接続セグメント42、およびRAMBUSチャネル出口部分44が、第2のRIMMカード38を構成している。印刷回路トレースを通過した後、回り道のバスの最後に、最終的にRAMBUSチャネル・セグメント46が終端48に到達する。
【0038】
抵抗器、阻止コンデンサおよび/または減結合コンデンサなどの終端部品48も、同じくマザーボード12上に設けられている。RAMBUSチャネル信号はすべて、終端48に到達する前に、2個のコネクタ22および36を通過し、かつ、2枚のRIMMカード24および38を横断しなければならない。信号は、RAMBUSチャネルの経路に沿って劣化し、特にコネクタ22および36の部分で劣化する。また、貴重な「実装面積」が、マザーボード12上自体で労費されている。
【0039】
通常、RIMMカード24および38の構造は印刷回路構造で、エポキシガラスをベースとする材料(すなわちFR4)からなり、1層または複数の導電(すなわち信号、電力および/または接地)層が含まれている。RAMBUSの電気仕様が厳しいため、信号トレースは、10%以内でシステムのインピーダンスと整合しなければならない。
【0040】
次の図1bおよび1cに示すコネクタは、図1aの概略コネクタ22および36を、それぞれ垂直方向および水平方向に物理的に示したものである。通常、コネクタ22および36は同じコネクタであるため、図1bおよび1cにはコネクタ22のみが示されている。
【0041】
図1bを参照すると、垂直めっきスルーホール・アタッチ・コネクタおよび図1aに示す従来技術によるメモリ・カードの拡大横断面図が示されている。コネクタ22’のばね荷重接触部23’は、マザーボード12とRIMMカード24上の接触パッド29の間の電気接続を提供している。このタイプのコネクタ22’は、マザーボード12のような構造(図1a)に対して、めっきスルーホール取付けまたは表面実装取付けのいずれかと共に利用することができる。めっきスルーホール・アタッチ型は、電気的には劣っているが、より一般的に使用されている。いずれの場合においても、コネクタ22’のばね荷重接触部23’は、特に今日の高バス速度においては重大な電気的不連続性の原因になっている。このインピーダンスの不連続性は、電気雑音の増加および反射による遅延の増加の形で証明されている。また、この垂直型コネクタは、小形アプリケーションには使用することができない。
【0042】
次に図1cを参照すると、小形コネクタおよび図1aに示す従来技術によるRIMMカードの拡大横断面図が示されている。コネクタ22”のばね荷重接触部23”は、マザーボード12とRIMMカード24上の接触パッド29の間の電気接続を提供している。このタイプのコネクタ22”は、マザーボード12のような構造(図1a)に対して、主として表面実装取付けされる。この場合においても、ばね荷重接触部23”が、特に今日の高バス速度においては重大な電気的不連続性を生成している。この水平型コネクタ22”は、実際に極めてプロファイルが低く、小形アプリケーションでの使用を可能にしているが、多重カード・アプリケーションの場合、多大なマザーボード・実装面積が必要である。このコネクタの場合、2レベルの積重ねバージョンを利用することができるが、ばね接触部への接続がさらに長くなるため、電気的不連続性、したがって電気雑音がさらに悪化している。
【0043】
モジュール24および38上のメモリ素子28の特定の配列および位置は、特定のアプリケーションに応じて変更することができ、従来技術に対しても、また、以下で開示する本発明に対しても、実際に何ら影響を及ぼすことはないが、メモリ素子の数量が、RAMBUSの仕様および制限の対象となる。
【0044】
本発明の異なる実施形態に従って、小形メモリ配列の3つの実施態様を以下に開示する。主な相違は、図2aおよび2bの実施例が、マザーボード12上のバス終端48を示し、図3aおよび3bの実施例が、最終カード82上のバス終端48を示し、また、図4aおよび4bの実施例が、個別終端カード92上のバス終端48を示していることである。
【0045】
図2aを参照すると、本発明による小形メモリ・カード・システム50の略図が示されている。マザーボード12の一部は、この場合も、RAMBUSメモリ・システムを実施するために必要なサポート回路を備えている。DRCG回路14、およびDRAC18を含むマスタ・デバイス16は、図1aに示し、上で考察した従来技術によるメモリ・カードの実施態様と同じ方法でマザーボード12上に実施されている。
【0046】
RAMBUSチャネル・セグメント20は、DRAC18をLGAコネクタ52に接続している。この場合も、RAMBUSチャネル・セグメント20は、通常、マザーボード12の1層または複数層(図示せず)上の印刷配線トレース(図示せず)によって接続されている。LGAコネクタ52は、マザーボード12と第1のカード54の間に配置され、それらの間の電気相互接続を提供している。通常、LGAコネクタ52および64は、マザーボード12および第1のカード54上の係合接触パッド51と係合するように設計された、複数の弾力性のある短い接触部材53(図2b)を有している。第1のカード54から第2のカード66までについても同様である。LGAコネクタ52および64のハウジング/キャリア49は、周辺のカード54および66の熱膨張係数(CTE)と緊密に整合する熱膨張係数を有していることが好ましい。
【0047】
接触部材53の構造および組成は、上で参照した同時係属米国特許出願の1つの教示によるものであり、また、他の2つの同時係属米国特許出願の教示によって電気的かつ機械的にさらに強化されていることが好ましい。従来技術のピン・アンド・ソケットLGAコネクタと比較すると、本発明によるコネクタ52および64は、性能が改善され、密度が高く、高さがより低くなっており、また、周辺の構造により良好に整合したCTEを有している。また、コネクタ52および64に必要な接触部当たりの力が小さいため、所定量の保持力に対して許容される接触部の数が著しく増加している。
【0048】
RAMBUSチャネル・セグメント20は、バス入口領域56で第1のカード54に入り、デバイス接続セグメント58を介してカード54に取り付けられた多数の個別メモリ素子28に接続される。RAMBUSチャネルは、次にRAMBUSチャネル出口領域60を介してカード54を出た後、マザーボード12へ戻る代わりにRAMBUSチャネル・セグメント62が、LGAコネクタ64を介して第1のカード54から第2のカード66へ直接渡っている。
【0049】
RAMBUSチャネル入口部分68、一連のメモリ素子28、一連のデバイス接続セグメント70、およびRAMBUSチャネル出口部分72が、第2のカード66を構成している。RAMBUSチャネル・セグメント74は、コネクタ64および52の他の接触部材53を介して、短い距離を通過して戻った後、終端48に到達する。従来技術の場合と同様、抵抗器、阻止コンデンサおよび/または減結合コンデンサなどの終端部品48は、この場合もマザーボード12上に設けられている。
【0050】
通常、カード54および66(図2b)の構造は印刷回路構造で、エポキシガラスをベースとする材料(すなわちFR4)からなり、1層または複数の導電(すなわち信号、電力および/または接地)層が含まれている。電気的性能、配線性および熱的性能を始めとする様々な理由により、他の材料を使用することもできるが、エポキシガラスをベースとする材料は費用有効性が高く、かつ、マザーボード12およびLGAコネクタ52および64のCTEと整合するCTEを有している。この場合においてもRAMBUSの電気仕様が厳しいため、信号トレースは、10%以内でシステムのインピーダンスと整合しなければならない。
【0051】
次に図3aおよび3bを参照すると、本発明による小形メモリ・カード・システム80の略図が示されている。マザーボード12の一部は、この場合も、RAMBUSメモリ・システムを実施するために必要なサポート回路を備えている。DRCG回路14、およびDRAC18を含むマスタ・デバイス16は、図2aに示し、上で考察した実施形態と同じ方法でマザーボード12上に実施されている。第1のカード54も変更されていない。第2のカード82は、RAMBUSチャネル入口部分84、一連のメモリ素子28、および一連のデバイス接続セグメント86を備えている。しかし図2aおよび2bの実施形態とは異なり、終端48がカード82上に直接取り付けられているため、RAMBUSチャネル72の出口部分(図2a)およびRAMBUSチャネル・セグメント74の必要性が除去されている。したがって接触部の完全な追加セットが除去されるため、それらを使用して追加記憶容量または類似をアドレスすることができ、また、カード82を単純化し、コストを低減することができる。あるケースでは、印刷回路基板が8層から6層に縮小されている。終端48をカード82上に設けるもう1つの利点は、マザーボード12に結合される雑音が少なくなり、潜在的にシステム全体の性能を向上させることができることである。
【0052】
次に図4aおよび4bを参照すると、本発明による小形メモリ・カード・システム90の略図が示されている。マザーボード12の一部は、この場合も、RAMBUSメモリ・システムを実施するために必要なサポート回路を備えている。DRCG回路14、およびDRAC18を含むマスタ・デバイス16は、図2aおよび3aに示し、上で考察した実施形態と同じ方法でマザーボード12上に実施されている。しかし、ある種のアプリケーションに最も良好に適応するために、この実施形態は、前述の実施形態の両方を取り入れている。オンカード終端の利点については十分に理解され、また、上述のすべての理由により極めて望ましいが、製造および調達の観点から、メモリ・カードが基本的に同一であることが同様に望ましい。これを実現する方法の1つは、図2aおよび2bの2枚のカード54および66から始まるが、終端48は、個別の終端カード92上に取り付けられている。終端カード92は、さらにRAMBUSチャネル入口部分94を備え、コネクタ96を介して接続されている。
【0053】
本発明においては、ピン・アンド・ソケット型相互接続の場合のような保持力が内在しないため、係合している間、クランプ機構が、コネクタ52、64および96の各接触部材53を適切な力で押し付け、回路素子に対する必要な相互接続を確実に形成するために必要な力を生成している。クランプ機構は、マザーボード12中にいかなる取付け孔をも必要とせず、接触部材53のアレイ全体に渡って、制御された、一様な変位力を提供し、CTE不整合の問題が回避され、かつ、最終ユーザによる修理およびアップグレードを容易にするために、現場での分離が可能であることが好ましい。
【0054】
カード54、66および82とマザーボード12の心合せのための手段については、この実施形態には特に示されていないが、実施可能な多数の方法については、当分野の技術者には容易に明らかであろう。
【0055】
メモリ素子28のダイすなわちパッケージから外気までの有効な熱伝達媒体の欠乏、および空気が流れる方向(すなわち、マザーボード12に平行する方向)における短エア・チャネルの欠乏のため、小形メモリ・カード・システム50、80および90の自然冷却効率は悪い。自然冷却効率は、比較的サイズの大きい今日のメモリ素子28、およびこのような高密度パッケージ中における他の熱発生メモリ素子28への近接によってさらに悪化する。本発明によるシステムに熱管理構造(図示せず)を備えることにより、熱伝導および放射を最適化し、メモリ素子28の性能および信頼性を低下させる熱蓄積を生じることなく、回路の密度を最大化することができる。
【0056】
熱管理構造は、メモリ素子28から熱を逃がすことを意図したもので、多くの方法で実施することができる。熱管理構造は、熱強化コンパウンドまたはクランプによってメモリ素子28に取り付けられた、あるいは保持された、アルミニウムなどの熱伝導材料層で単純に構成することができる。熱管理構造をより複雑にして、フィンなどのエレメントを持たせ、冷却をより強力にすることができる。他の方法としては、液体熱伝達材のコンフォーマル・ポーチ、薄肉熱パイプおよび熱電デバイスの使用などがある。熱の問題を解決するためのさらに他の方法についても、当分野の技術者には明らかであろう。
【0057】
以上、開示用として、それぞれ2枚のメモリ素子カードを有する3つの実施形態を開示したが、特定の要求に応じて、量、特定形状、寸法、およびカードの材料などのパラメータ、およびメモリ素子の数およびパッケージングを変更することができることは、当分野の技術者には明らかであろう。これらの様々な変形形態は、間違いなく本発明の範囲内である。
【0058】
下記において、以下は、本発明のすべての実施形態に存在する利益および利点である。
【0059】
従来技術によるRIMMカード24および38(すべての接触部を単一エッジに沿って配置しなければならない)に対して、カード54、66および82はすべて、接触パッドを多数の方法で最適配置し、接触密度、配線性、信頼性、電気的性能および機械的性能などのパラメータを強化することができる。接触パッドを最適配置することにより、マザーボード12を最適化することもできる。
【0060】
従来技術(図5a)に対して、カード54、66および82上の信号接続の電気特性を最適化する方法を、この発明が如何にして提供するかの一例を、図5bを通して下側に見ることができる。図5aは、RIMMカード24および38上の接触パッド29へのメモリ素子28の典型的な配線を示したものである。信号はすべて同一エッジ31を通ってRIMMカード22および36に入り、かつ、出て行くため、メモリ素子28のデバイス接触パッド27への接続のための信号接続25の長さは、少なくともメモリ素子28の長さ「L」によって変化している。そのために遅延時間に差が生じ、信号接続の各々に雑音が結合される。本発明の場合(図5b)、カード54、66および82上の接触パッド55の賢明な配置により、長さを最短かつ等しくすることができるため、カード54、66および82上のすべての信号接続57の電気的性能が最適化される。
【0061】
図5bに示す最適化方法による追加利益は、節約される実装面積の量が著しいことである。場合によっては、カード54、66および82(図2bおよび3b)のサイズを縮小することができ、および/または複雑さを緩和することができる。また場合によっては、追加実装面積を使用して、小形メモリ・カード・システム50、80および90(図2b、3bおよび4b)の電気的性能を改善することができる。一実施例では、クロック線などのクリティカル・ネットの電気的性能を、これらのネット/線路を雑音の多いネットから分離/隔離させることによって改善することができる。
【0062】
信号は、すべてのRAMBUSチャネルの経路に沿って、特にコネクタ部分で劣化する。図1aないし1cに示す従来のRAMBUSベースのメモリ・サブシステムに対して、本発明によるメモリ・サブシステムの全バス経路長、したがって全遅延時間が著しく短縮されていることが分かる。バスの長さが短縮されると、それがどのようなものであっても、バス上のデバイスに対するドライバ要求事項が緩和され、それによりコストが低減され、信頼性が向上する。
【0063】
一般的に、RAMBUSチャネルの品質を改善することによって(すなわち、その長さ、チャネル遅延、クロストーク等を低減することによって)、より速いメモリ・アクセス速度を得ることができる。経路長を短縮し、かつ、メモリ・カードと終端の間のコネクタを除去することにより、電気的完全性が著しく改善される。一実施例では、従来技術によるコネクタ22’および22”の、電気的にシールドされていないばね荷重接触部23’および23”の長さは0.150インチであり、一方、本発明の場合、コネクタ52および64の接触部材53の長さは、わずかに0.060インチである。上で参照した同時係属米国特許出願の1つに教示されているように、接触部材53がシールド・ハウジング内にパッケージされると、電気的不連続性が最小化される。本発明における第1のカード54から第2のカード66、82へ横断する信号に対して、2つの長くかつシールドされていない、電気雑音の多いコネクタ22および36、およびRAMBUSチャネル・セグメント34(図1a)を通過する際の信号劣化が除去されており、それにより、やはりマザーボード12の配線が単純化され、および/またはコストが低減されている。
【0064】
コネクタを除去し、短くすることにより、電磁妨害雑音(EMI)感受性が改善され、また、マザーボード12およびカード54、66および82からの放射無線周波数(RF)放出が低減される。
【0065】
特定数量(例えば8個または16個)のメモリ素子28しか許容されない従来技術の回路RIMMカード24および38(図1aおよび1b)に対して、本発明によれば、メモリ素子28の他の分割を可能にすることにより、他の方法では利用することができないカード54、66および82上の利用可能実装面積のすべてを全面的に使用し、密度を最大化することができる。
【0066】
特定の動作要求および環境に適合させるために変更される他の改変および変化については、当分野の技術者には明らかであり、したがって本発明は、本開示のために選択された実施例に制限されることはなく、本発明の真の精神および範囲を逸脱することのないすべての変更および改変を包含するものである。
【0067】
以上、本発明について説明したが、特許証によって保護されるべく期待される内容については、特許請求の範囲の各クレームに記載されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1a】
マザーボード上にバス終端を有する、従来技術による多重カード・メモリ配列を示す略図である。
【図1b】
垂直めっきスルーホール・アタッチ・コネクタおよび図1aに示す従来技術によるメモリ・カードの拡大横断面図である。
【図1c】
小形コネクタおよび図1aに示す従来技術によるメモリ・カードの拡大横断面図である。
【図2a】
マザーボード上にバス終端を有する、本発明の第1の実施形態の小形メモリ配列を示す略図である。
【図2b】
図2aに示す本発明による小形メモリ・パッケージの拡大横断面図である。
【図3a】
最終メモリ・カード上にバス終端を有する、本発明の第2の実施形態の小形メモリ配列を示す略図である。
【図3b】
図3aに示す本発明による小形メモリ・パッケージの拡大横断面図である。
【図4a】
個別終端カード上にバス終端を有する、本発明の第3の実施形態の小形メモリ配列を示す略図である。
【図4b】
図4aに示す本発明による小形メモリ・パッケージの拡大横断面図である。
【図5a】
従来技術RIMMカード上のメモリ素子、接触パッド、およびメモリ素子と接触パッドの間の配線を示す図である。
【図5b】
図5aに示す従来技術に対して、開示した本発明の実施形態に固有の電気的性能を向上させるための技法を示す図である。
[0001]
(Related patent application)
This application is a U.S. Patent No. 6,172,895 issued to Brown et al., HIGH CAPACITY MEMORY MODULE WITH BUILT-IN HIGH SPEED BUS TERMINATIONS, and December 1999, all of which are incorporated herein by reference. Co-pending U.S. Patent Application Serial No. 09 / 457,776, filed on December 9, 1999, and co-pending U.S. Patent Application No. 09 / 461,065, filed December 14, 1999, and all co-pending applications filed August 24, 2000. U.S. patent applications Ser. Nos. 09 / 645,860, 60 / 227,689, 09 / 645,859, 09 / 645,858, and co-pending U.S. patent application Ser. No. 09 / 772,641.
[0002]
(Field of the Invention)
The present invention relates to high-density miniature electronic packages, and more particularly to high-density electronic packages having an impedance-controlled transmission line bus and optionally incorporating a driver line terminator in the module to maintain high electrical performance. The present invention relates to high-density compact packaging of high-performance high-density memory modules.
[0003]
(Background of the Invention)
The recent trend in electronic package design for use in high-speed electronic systems is the high electrical performance, high density, and high reliability between various circuit devices that form an important part of high-speed electronic systems. Is to provide interconnection. These high-speed electronic systems are computers, telecommunications network devices, handheld "personal digital assistants", medical equipment, or any other electronic device.
[0004]
High reliability for such connections is essential, as potential failures in the end product can cause catastrophic misconnections. It is also very important that the interconnections be as dense as possible while occupying as little area as possible on the printed circuit board and minimizing the effect on the wiring on the printed circuit board. In some cases, such as in laptop computers and handheld devices, it is extremely important that the height of the connectors and auxiliary circuitry be as low as possible.
[0005]
As the density and performance of systems have increased dramatically, so have the specifications for interconnects. One way to prove high electrical performance is to improve signal integrity. Improved signal integrity can be achieved by providing the interconnect with a shield that promotes a closer match of the interconnect to the required system impedance. These requirements, especially in conjunction with the requirement for field isolation, have led to a variety of possible connector solutions.
[0006]
Also, the connections may be reworked at the factory to ensure efficient repair, upgrade and / or replacement of various system components (eg, connectors, cards, chips, boards, modules, etc.). desirable. In some cases, it is even more desirable that such a connection be separable inside the final product and be reconnectable on site. Such a feature is also desirable, for example, to facilitate testing during manufacturing.
[0007]
A land grid array (LGA) is an example of such a connection, where each of two essentially parallel circuit elements to be connected has a plurality of contacts arranged in a linear or two-dimensional array. ing. An array of interconnect elements, known as an interposer, is placed between the two arrays to be connected, providing an electrical connection between the contacts or pads. Even in the case of higher-density interconnects, a three-dimensional package can be created by stacking additional parallel circuit elements and making electrical connections through additional LGA connectors. In each case, there is no inherent retention force as in pin-and-socket interconnections, so that during engagement, each contact member is pressed with the appropriate force to provide the necessary interconnection to the circuit elements. Requires a clamping mechanism that generates the necessary force to reliably form the. Although the LGA interposer has been implemented in many different ways, the most interesting embodiments are those described in the aforementioned co-pending US patent application.
[0008]
For applications such as high-speed memory buses for use in modern high-speed digital computers, highly complex software running on those computers requires a large amount of volatile, constantly increasing buses and faster clock speeds. Sex random access memory (RAM) is required. Extremely short, sharp rising pulses are used to guarantee fast memory cycle times. The electrical drive requirements useful for a very large number of memory devices are much more stringent than in the era when slower memories were used.
[0009]
The maximum operating speed of a memory system is largely determined by the electrical interconnection between the memory controller and the memory elements or bus. As the data transfer rate increases, the signal propagation time through the interconnect cannot be ignored with respect to the signal change time. At high bus speeds, these interconnects behave as transmission line networks. Thus, the response characteristics of such a transmission line network determine the maximum effective speed of the memory bus.
[0010]
In modern small memory packaging technology, the amount of memory physically available on a system depends on the capacity of the memory element (chip) itself, the number of physical electrical connections on each card or module, and the amount of additional memory. It is determined by the amount of space available to support the card. The number of cards or modules that can be daisy chained is also limited by the capacity of the line driver or receiver.
[0011]
In a conventional random access memory system, only one bit can be present on the bus during a given time interval, so the bus speed is determined primarily by the signal setup time of the bus. Have been. As a result, the currently achievable maximum data rate for such a bus in a PC memory system is 266 Mbit / sec. Normally, there is no need for impedance matching terminations, and such conventional RAM devices do not provide impedance matching terminations.
[0012]
At first glance, it appears that some of the devices of US Pat. No. 5,963,464 issued to Dell et al. For STACKABLE MEMORY CARD are similar to devices of various embodiments of the present invention. However, further investigation has shown significant differences. The embodiment of DELL shown in FIGS. 1-3 is a stackable memory card design. Embodiments show stackable memory cards with a connector socket attached to the top surface and a connector pin attached to the bottom surface of each card. An engagement socket is included on the motherboard. While this packaging technique is appropriate when memory bus technology is slow, the electrical discontinuity of the unshielded inductive connector pins is large, which creates significant reflections and electrical noise. I have. An unused socket on the top surface of the top card also acts as an antenna, picking up stray RF. From a reliability / manufacturing point of view, the pin-and-socket approach leaves the possibility of damaging the module, even if one pin or one socket is bent or damaged. In such a case, the card must be reworked or discarded.
[0013]
A RAMBUS®-based memory module has been selected for disclosure, but other high-speed memory modules, such as Double Data Rate (DDR) SDRAM, as well as those requiring high speed and high performance, Although taught by the present invention, a wide variety of electronic packaging structures for microprocessor based, digital signal processor based, and many other applications including telecommunications based applications and subsystems. It will be clear that the principles applied can be applied.
[0014]
In order to realize higher bus speeds and at the same time to enable a larger storage capacity, it is necessary to adopt an impedance control type bus. For example, RAMBUS technology, created by Rambus of Mountain View, California, has memory elements located on up to three RAMBUS Inline Memory Module (RIMM) cards, all interconnected on a motherboard by a high-speed data bus. (Packaged) memory configuration. One or more termination components are located on the motherboard at the physical end of the bus.
[0015]
In operation, the address / data line exiting the driver circuit on the motherboard is connected to the first RIMM card in the memory chain. These same address / data lines must exit the RIMM via a complete second set of connections. This path continues through the second and possibly a third RIMM module before the driver line reaches its end. This memory / bus configuration allows very high speed transit signals to be transferred over a relatively long bus between the memory controller and the data storage elements. These buses allow multiple bits to propagate on each line of the bus simultaneously, thereby providing an access data transfer rate of 800 Mbit / s. Higher bus speeds will be possible in the future.
[0016]
One of the most important features of such a bus is that the effective impedance of the signal propagation path is well controlled to maintain signal fidelity and signal integrity, and that one end of the bus is Is terminated by impedance.
[0017]
In a system employing such a bus, the amplitude of the drive signal is generally much smaller than the amplitude of a conventional digital signal. This is due to limitations on the drive strength (dv / dt) of the device.
[0018]
All of the above factors make reliable operation significantly dependent on controlling the impedance of the interconnect along the bus. Any impedance mismatch along the signal transmission path will degrade the signal and, consequently, cause errors in data transmission. At the same time, maintaining reliable timing between all signal bits and clocks is extremely important for reliable data transmission. Therefore, in such a bus, minimizing the signal-clock delay difference (data-clock skew) is also an important requirement. The factors that contribute to the skew include the factors listed below.
a) Difference in conductor length
b) Deviation from nominal impedance of the printed circuit board and / or board printed circuit traces
c) the number of times the signal has to pass through the connector
d) Length of unshielded part of connector
[0019]
Connector impedance mismatches cause reflections, forward crosstalk, and reverse crosstalk, all of which act as standing waves that contribute to timing jitter and make skew minimization more difficult. The latter is very important.
[0020]
Prior art small memory system designs generally consist of a memory controller, a clock driver, and a bus termination, all mounted on a motherboard with up to three memory slots between the controller and the termination. I have. The data signal must pass through all modules before reaching the termination, and through a total of up to six edge connectors. Due to their design, current edge connectors result in impedance mismatches and crosstalk that degrade signal quality, thereby limiting signal channel performance.
[0021]
Termination of the memory module itself has improved some types of performance. Because there is only one set of connector pins that must be used (i.e., there is no need to have a bus line exiting the terminating module), the additional connector pin capability is increased over a single card or module. It can be dedicated to addressing large amounts of memory. As a result, since two channels of memory can be integrated in the memory package, the bandwidth can be increased and the storage capacity can be doubled. Also, since the required connector pins are essentially reduced by half, the mounting area is saved and more chips can be packaged on the module.
[0022]
The overall length of the bus path is significantly reduced because the physical spacing between the memory and the driver circuits is much closer than previously possible and more memory is placed on a single card. Also, the performance is further improved because the extra passage of the signal passing through the outlet contact is eliminated. In addition, the portion of the bus path between the memory module and the prior art external termination resistor has been eliminated.
[0023]
If all memory modules must be the same module (eg, all unterminated), a separate module can be created for termination only. This case will be described later in the embodiments in the present specification. For this case, or for the case of already disclosed on-module termination, the design of the present invention reduces the complexity and manufacturing cost of the memory module and motherboard design. In the case of a memory system having one to three memory modules, the use of terminated or terminated modules as final modules facilitates achieving maximum system performance.
[0024]
By combining the small memory module according to the present invention, optionally a self-terminating memory module, with innovative land grid array interconnect technology, much higher densities than previously possible are achieved. This allows much more memory to be packaged in height-limited applications. More storage capacity can be placed closer to the line driver / receiver, thereby reducing the path length, especially if the memory module is self-terminated. By providing the thermal management structure, the temperature can be lowered and the reliability can be improved.
[0025]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a small high density memory package.
[0026]
It is an additional object of the present invention to provide a small high density memory package utilizing a novel high density connector technology.
[0027]
It is another object of the present invention to provide a small, high density memory module having an optional bus termination on the memory module itself.
[0028]
Yet another object of the present invention is to provide a small high-density memory package that can effectively reduce the length of the data path, thereby helping to reduce high speed digital computer or similar driver electrical requirements. That is.
[0029]
It is yet another object of the present invention to provide a small high-density memory package that supports both single and double bus channels.
[0030]
(Summary of the Invention)
The present invention provides a small, high-density electronic package for high-speed, high-performance semiconductors such as memory devices. The small high-density electronic package comprises a plurality of modules having high-speed impedance controlled transmission line buses with short interconnections between the modules, and optionally one of the driver line terminations to maintain high electrical performance. A vessel is incorporated. Suitable applications include microprocessor data buses and memory buses, such as RAMBUS and DDR, among others. The module can be formed on a conventional printed circuit card having unpacked or packed memory chips mounted directly on the memory module. Using a memory module with bus terminations mounted directly on the module improves signal quality and integrity, and thus improves system performance. Such a design also eliminates the need for a bus exit connection, thereby allowing the use of free-up connection capability to address additional storage capacity on the module. With a thermal control structure, the high density module can be maintained within a reliable operating temperature range.
[0031]
The present invention will become more fully understood from the detailed description and the accompanying drawings, wherein:
[0032]
(Detailed description of preferred embodiments)
In general, the invention is a small, high-density electronic package for high-speed, high-performance semiconductors, such as memory devices made of either bare memory chips or conventional memory chip packages. The small high-density electronic package comprises a plurality of modules having a high-speed impedance controlled transmission line bus with a short LGA interconnect between the module and the motherboard, and optionally one of the modules to maintain high electrical performance. And a driver line terminator is incorporated. With a thermal control structure, the high density module can be maintained within a reliable operating temperature range.
[0033]
Referring first to FIG. 1a, a schematic diagram of a multiple card (two card) memory system 10 according to the prior art is shown. Conventional two-slot and three-slot boards must terminate on the motherboard 12, even if all slots are unused. The signal quality is proportionally degraded by electrically noisy standard card-on-board connectors 22 and 36, which provide a signal path between RIMM cards 24 and 38 and circuitry on motherboard 12.
[0034]
A RAMBUS-based memory subsystem has been selected for disclosure, but requires high-speed and high-performance, as well as other high-speed memory subsystems such as Double Data Rate (DDR) Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM). A wide variety of electronic packaging structures for microprocessor-based, digital signal processor-based, and many other applications, including telecommunications-based applications and subsystems, among others It will be apparent that the principles taught by the present invention can be applied.
[0035]
As shown, a portion of the motherboard 12 has the necessary support circuitry to implement a RAMBUS memory system. A master device 16 including a Direct RAMBUS Clock Generator (DRCG) circuit 14 and a Direct RAMBUS ASIC Cell (DRAC) 18 is implemented on the motherboard 12. RAMBUS channel segment 20 connects DRAC 18 to a first connector 22 that is physically connected to motherboard 12. Typically, RAMBUS channel segments 20 are connected by internal printed wiring traces (not shown). First connector 22 typically has a plurality of spring-loaded contacts designed to engage mating contact pads on first RIMM card 24.
[0036]
In the case of the RAMBUS architecture, typically 184 contacts are provided on each memory module. The RAMBUS channel segment 20 enters the first RIMM card 24 at the bus entry area 26 and is connected via a device connection segment 30 to a number of individual memory elements 28 attached to the RIMM card 24. The RAMBUS channel then exits the RIMM card 24 via the RAMBUS channel exit area 32 before returning to the motherboard 12 from the first RIMM card 24. An additional printed wiring trace connects the RAMBUS channel segment 34 to a second connector 36, also on the motherboard 12. The second connector 36 holds a second RIMM card 38.
[0037]
A RAMBUS channel entry portion 40, a series of memory elements 28, a series of device connection segments 42, and a RAMBUS channel exit portion 44 constitute a second RIMM card 38. After passing the printed circuit traces, at the end of the detour bus, the RAMBUS channel segment 46 eventually reaches the termination 48.
[0038]
Terminating components 48 such as resistors, blocking capacitors and / or decoupling capacitors are also provided on the motherboard 12. All RAMBUS channel signals must pass through the two connectors 22 and 36 and traverse the two RIMM cards 24 and 38 before reaching the termination 48. The signal degrades along the path of the RAMBUS channel, especially at the connectors 22 and 36. Also, valuable "mounting area" is expended on the motherboard 12 itself.
[0039]
Typically, the structure of the RIMM cards 24 and 38 is a printed circuit structure, made of a material based on epoxy glass (ie, FR4) and including one or more conductive (ie, signal, power and / or ground) layers. I have. Due to the tight electrical specifications of RAMBUS, signal traces must match the impedance of the system within 10%.
[0040]
The connectors shown in the following FIGS. 1b and 1c are physical representations of the schematic connectors 22 and 36 of FIG. 1a, respectively, vertically and horizontally. Usually, connectors 22 and 36 are the same connector, so only connector 22 is shown in FIGS. 1b and 1c.
[0041]
Referring to FIG. 1b, there is shown an enlarged cross-sectional view of the vertical plated through-hole attach connector and the prior art memory card shown in FIG. 1a. The spring-loaded contacts 23 'of the connector 22' provide an electrical connection between the motherboard 12 and the contact pads 29 on the RIMM card 24. This type of connector 22 'can be used with either plated-through hole mounting or surface mount mounting on a structure like the motherboard 12 (FIG. 1a). The plated through-hole attach type is less commonly used, but is more commonly used. In each case, the spring-loaded contacts 23 'of the connector 22' cause significant electrical discontinuities, especially at today's high bus speeds. This impedance discontinuity has been demonstrated in the form of increased electrical noise and increased delay due to reflections. Also, this vertical connector cannot be used for small applications.
[0042]
Referring now to FIG. 1c, there is shown an enlarged cross-sectional view of the miniature connector and the prior art RIMM card shown in FIG. 1a. Spring-loaded contacts 23 "of connector 22" provide an electrical connection between motherboard 12 and contact pads 29 on RIMM card 24. This type of connector 22 "is mainly surface mount mounted to a structure such as the motherboard 12 (FIG. 1a). Again, the spring-loaded contacts 23", especially at today's high bus speeds. Creating significant electrical discontinuities. This horizontal connector 22 "actually has a very low profile, which allows it to be used in small applications, but for multi-card applications, it requires a large amount of motherboard and footprint. A two-level stacked version is available, but the connection to the spring contact is longer, which further exacerbates the electrical discontinuity and thus the electrical noise.
[0043]
The particular arrangement and location of the memory elements 28 on the modules 24 and 38 may vary depending on the particular application, and may vary with respect to the prior art and to the invention disclosed below. The number of memory elements is subject to the specifications and limitations of RAMBUS.
[0044]
In accordance with different embodiments of the present invention, three embodiments of a small memory array are disclosed below. The main difference is that the embodiment of FIGS. 2a and 2b shows bus termination 48 on motherboard 12, the embodiment of FIGS. 3a and 3b shows bus termination 48 on final card 82, and FIGS. Is an illustration of the bus termination 48 on the individual termination card 92.
[0045]
Referring to FIG. 2a, there is shown a schematic diagram of a small memory card system 50 according to the present invention. A portion of the motherboard 12 is again provided with the necessary support circuits for implementing a RAMBUS memory system. The DRCG circuit 14 and the master device 16 including the DRAC 18 are implemented on the motherboard 12 in the same manner as the prior art memory card embodiment shown in FIG. 1a and discussed above.
[0046]
RAMBUS channel segment 20 connects DRAC 18 to LGA connector 52. Again, the RAMBUS channel segments 20 are typically connected by printed wiring traces (not shown) on one or more layers (not shown) of the motherboard 12. LGA connector 52 is located between motherboard 12 and first card 54 and provides electrical interconnection therebetween. Typically, LGA connectors 52 and 64 have a plurality of resilient short contact members 53 (FIG. 2b) designed to engage with mating contact pads 51 on motherboard 12 and first card 54. are doing. The same applies to the first card 54 to the second card 66. The housing / carrier 49 of the LGA connectors 52 and 64 preferably has a coefficient of thermal expansion that closely matches the coefficient of thermal expansion (CTE) of the peripheral cards 54 and 66.
[0047]
The structure and composition of contact member 53 is in accordance with the teachings of one of the above-referenced co-pending U.S. patent applications, and is further enhanced electrically and mechanically by the teachings of the other two co-pending U.S. patent applications. Is preferred. Compared to prior art pin-and-socket LGA connectors, connectors 52 and 64 according to the present invention have improved performance, higher density, lower height, and better matching with surrounding structures. It has a CTE. Also, because the force per contact required for connectors 52 and 64 is small, the number of contacts allowed for a given amount of holding force has increased significantly.
[0048]
The RAMBUS channel segment 20 enters the first card 54 at a bus entry area 56 and is connected to a number of individual memory elements 28 attached to the card 54 via a device connection segment 58. The RAMBUS channel then exits the card 54 via the RAMBUS channel exit area 60, and instead of returning to the motherboard 12, the RAMBUS channel segment 62 connects the first card 54 to the second card 54 via the LGA connector 64. It goes directly to 66.
[0049]
The RAMBUS channel entry section 68, the series of memory elements 28, the series of device connection segments 70, and the RAMBUS channel exit section 72 constitute a second card 66. The RAMBUS channel segment 74 travels a short distance back through the other contact members 53 of the connectors 64 and 52 before reaching the termination 48. As in the prior art, termination components 48 such as resistors, blocking capacitors and / or decoupling capacitors are again provided on the motherboard 12.
[0050]
Typically, the structure of the cards 54 and 66 (FIG. 2b) is a printed circuit structure, made of an epoxy glass based material (ie, FR4) and having one or more conductive (ie, signal, power and / or ground) layers. include. Although other materials can be used for various reasons, including electrical performance, wiring and thermal performance, epoxy glass based materials are cost effective and require a motherboard 12 and LGA. It has a CTE that matches the CTE of connectors 52 and 64. Even in this case, the signal specifications must match the impedance of the system within 10% due to the tight electrical specifications of the RAMBUS.
[0051]
3a and 3b, there is shown a schematic diagram of a small memory card system 80 according to the present invention. A portion of the motherboard 12 is again provided with the necessary support circuits for implementing a RAMBUS memory system. The DRCG circuit 14 and the master device 16 including the DRAC 18 are implemented on the motherboard 12 in the same manner as the embodiment shown in FIG. 2a and discussed above. The first card 54 has not been changed. The second card 82 includes a RAMBUS channel entry portion 84, a series of memory elements 28, and a series of device connection segments 86. However, unlike the embodiment of FIGS. 2a and 2b, the termination 48 is mounted directly on the card 82, thus eliminating the need for the exit portion of the RAMBUS channel 72 (FIG. 2a) and the RAMBUS channel segment 74. . Thus, since a complete additional set of contacts is removed, they can be used to address additional storage capacity or the like, and the card 82 can be simplified and reduced in cost. In some cases, the printed circuit board has been reduced from eight layers to six layers. Another advantage of providing terminations 48 on card 82 is that less noise is coupled into motherboard 12, potentially improving overall system performance.
[0052]
4a and 4b, there is shown a schematic diagram of a small memory card system 90 according to the present invention. A portion of the motherboard 12 is again provided with the necessary support circuits for implementing a RAMBUS memory system. The DRCG circuit 14 and the master device 16 including the DRAC 18 are implemented on the motherboard 12 in the same manner as the embodiments shown in FIGS. 2a and 3a and discussed above. However, for best adaptation to certain applications, this embodiment incorporates both of the previous embodiments. While the benefits of on-card termination are well understood and highly desirable for all of the above reasons, it is equally desirable from a manufacturing and procurement standpoint that the memory cards be essentially identical. One way to accomplish this is to start with the two cards 54 and 66 of FIGS. 2 a and 2 b, but the terminations 48 are mounted on separate termination cards 92. The termination card 92 further includes a RAMBUS channel entrance portion 94 and is connected via a connector 96.
[0053]
In the present invention, since there is no inherent retention force as in the case of pin-and-socket interconnections, during engagement, the clamping mechanism causes the respective contact members 53 of the connectors 52, 64 and 96 to have the appropriate Pressing with force produces the necessary force to ensure that the necessary interconnections to the circuit elements are formed. The clamping mechanism does not require any mounting holes in the motherboard 12, provides a controlled and uniform displacement force across the array of contact members 53, avoids CTE mismatch problems, and Preferably, on-site separation is possible to facilitate repairs and upgrades by end users.
[0054]
The means for centering the motherboard 12 with the cards 54, 66 and 82 are not specifically shown in this embodiment, but many possible ways are readily apparent to those skilled in the art. Will.
[0055]
Due to the lack of an effective heat transfer medium from the die or package of the memory element 28 to the atmosphere and the lack of short air channels in the direction of air flow (ie, parallel to the motherboard 12), a small memory card system. The natural cooling efficiencies of 50, 80 and 90 are poor. Natural cooling efficiency is further exacerbated by the relatively large size of today's memory elements 28 and their proximity to other heat generating memory elements 28 in such high density packages. The provision of a thermal management structure (not shown) in the system according to the present invention optimizes heat transfer and radiation, and maximizes circuit density without causing heat build-up that degrades the performance and reliability of the memory device 28. can do.
[0056]
The thermal management structure is intended to dissipate heat from the memory element 28 and can be implemented in many ways. The thermal management structure can simply consist of a layer of a thermally conductive material, such as aluminum, attached or held to the memory element 28 by a heat-enhancing compound or clamp. The thermal management structure can be more complex, with elements such as fins, and more powerful cooling. Other methods include the use of a conformal pouch of liquid heat transfer material, thin heat pipes and thermoelectric devices. Still other methods for solving the thermal problem will be apparent to those skilled in the art.
[0057]
Although three embodiments, each having two memory element cards, have been disclosed for disclosure purposes, parameters such as quantity, specific shape, dimensions, and material of the card, as well as the memory element, may be specified, depending on the specific requirements. It will be apparent to those skilled in the art that the number and packaging can be varied. These various variants are definitely within the scope of the present invention.
[0058]
In the following, the following are benefits and advantages that exist in all embodiments of the present invention.
[0059]
For prior art RIMM cards 24 and 38 (all contacts must be located along a single edge), cards 54, 66 and 82 all have optimally arranged contact pads in a number of ways, Parameters such as contact density, wiring properties, reliability, electrical and mechanical performance can be enhanced. By optimally arranging the contact pads, the motherboard 12 can be optimized.
[0060]
An example of how the present invention provides a way to optimize the electrical properties of the signal connections on cards 54, 66 and 82 over the prior art (FIG. 5a) is seen below through FIG. 5b. be able to. FIG. 5a shows a typical wiring of a memory element 28 to contact pads 29 on RIMM cards 24 and 38. Since all signals enter and exit the RIMM cards 22 and 36 through the same edge 31, the length of the signal connection 25 for connection of the memory element 28 to the device contact pad 27 must be at least the length of the memory element 28. Varies depending on the length "L" of. This results in a difference in the delay times, and noise is coupled into each of the signal connections. In the case of the present invention (FIG. 5b), the judicious placement of the contact pads 55 on the cards 54, 66 and 82 allows the length to be minimized and equal so that all signal connections on the cards 54, 66 and 82 57 electrical performance is optimized.
[0061]
An additional benefit of the optimization method shown in FIG. 5b is that the amount of mounting area saved is significant. In some cases, the size of cards 54, 66 and 82 (FIGS. 2b and 3b) can be reduced and / or complexity can be reduced. Also, in some cases, additional footprint may be used to improve the electrical performance of the small memory card systems 50, 80 and 90 (FIGS. 2b, 3b and 4b). In one embodiment, the electrical performance of critical nets, such as clock lines, can be improved by separating / isolating these nets / lines from noisy nets.
[0062]
The signal degrades along the path of all RAMBUS channels, especially at the connector. It can be seen that for the conventional RAMBUS-based memory subsystem shown in FIGS. 1a to 1c, the total bus path length and therefore the total delay time of the memory subsystem according to the invention is significantly reduced. As the bus length is reduced, whatever the requirements, the driver requirements for the devices on the bus are reduced, thereby reducing costs and increasing reliability.
[0063]
In general, higher memory access speeds can be obtained by improving the quality of the RAMBUS channel (ie, reducing its length, channel delay, crosstalk, etc.). By reducing the path length and eliminating the connector between the memory card and the termination, electrical integrity is significantly improved. In one embodiment, prior art connectors 22 'and 22 "have a 0.150 inch length of electrically unshielded spring-loaded contacts 23' and 23", while in the present case, The length of the contact member 53 of the connectors 52 and 64 is only 0.060 inches. Electrical contact is minimized when the contact members 53 are packaged in a shielded housing, as taught in one of the co-pending US patent applications referenced above. For signals traversing from the first card 54 to the second card 66, 82 in the present invention, two long, unshielded, electrically noisy connectors 22 and 36 and the RAMBUS channel segment 34 (FIG. Signal degradation on passing 1a) has been eliminated, again simplifying the wiring of the motherboard 12 and / or reducing costs.
[0064]
Eliminating and shortening the connectors improves electromagnetic interference (EMI) susceptibility and reduces radiated radio frequency (RF) emissions from the motherboard 12 and cards 54, 66 and 82.
[0065]
For prior art circuit RIMM cards 24 and 38 (FIGS. 1a and 1b) where only a certain number (eg 8 or 16) of memory elements 28 are allowed, according to the invention another division of the memory elements 28 is provided. By allowing, all of the available mounting area on cards 54, 66 and 82, which cannot otherwise be utilized, can be fully utilized to maximize density.
[0066]
Other modifications and changes that may be made to adapt to particular operating requirements and circumstances will be apparent to those skilled in the art, and thus the present invention is limited to the embodiments selected for this disclosure. It is intended to cover all modifications and alterations that do not depart from the true spirit and scope of the present invention.
[0067]
Although the present invention has been described above, what is expected to be protected by a patent certificate is described in the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1a
1 is a schematic diagram illustrating a prior art multi-card memory array having a bus termination on a motherboard.
FIG. 1b
1b is an enlarged cross-sectional view of the vertical plated through-hole attach connector and the prior art memory card shown in FIG. 1a.
FIG. 1c
1b is an enlarged cross-sectional view of the miniature connector and the prior art memory card shown in FIG. 1a.
FIG. 2a
1 is a schematic diagram illustrating a small memory array of a first embodiment of the present invention having a bus termination on a motherboard.
FIG. 2b
FIG. 2b is an enlarged cross-sectional view of the small memory package according to the present invention shown in FIG. 2a.
FIG. 3a
5 is a schematic diagram illustrating a small memory array of a second embodiment of the present invention having a bus termination on a final memory card.
FIG. 3b
FIG. 3b is an enlarged cross-sectional view of the small memory package according to the present invention shown in FIG. 3a.
FIG. 4a
5 is a schematic diagram illustrating a small memory array of a third embodiment of the present invention having a bus termination on a discrete termination card.
FIG. 4b
FIG. 4b is an enlarged cross-sectional view of the small memory package according to the present invention shown in FIG. 4a.
FIG. 5a
FIG. 3 is a diagram showing a memory element and contact pads on a prior art RIMM card, and wiring between the memory element and the contact pads.
FIG. 5b
FIG. 5b illustrates a technique for improving the electrical performance inherent in the disclosed embodiment of the present invention over the prior art shown in FIG. 5a.

Claims (54)

高周波半導体デバイスのための電子パッケージであって、
a)それぞれ第1の表面および第2の表面を有し、前記第1の表面上に、少なくとも1つが外部データ・バスへの接続用である複数の接触パッドが配置された複数の回路部材と、
b)前記外部データ・バスの延長部分を形成する前記回路部材の少なくとも1つの前記第1の表面上の前記導電パッドの少なくとも1つに有効に接続された、電気相互接続を提供するための接触部材を備えた第1の電気接続手段と、
c)前記複数の回路部材の前記表面の少なくとも1つの表面上に設けられ、前記データ・バス延長部分に選択的に接続される少なくとも1つの半導体デバイスと、
d)前記回路部材の少なくとも1つの前記第2の表面上に配置され、少なくとも1つが前記外部データ・バスをさらに延長する複数の接触パッドと、
e)前記回路部材の少なくとも1つに取り付けられた、前記第1の電気接続手段の前記接触部材を押し付けるためのクランプ手段と、
f)前記データ・バス延長部分に有効に接続されたバス終端手段とを備える高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。
An electronic package for a high-frequency semiconductor device,
a) a plurality of circuit members each having a first surface and a second surface, wherein a plurality of contact pads are disposed on said first surface, at least one of which is for connection to an external data bus; ,
b) a contact operatively connected to at least one of said conductive pads on said first surface of at least one of said circuit members forming an extension of said external data bus, for providing an electrical interconnect; First electrical connection means comprising a member;
c) at least one semiconductor device provided on at least one of said surfaces of said plurality of circuit members and selectively connected to said data bus extension;
d) a plurality of contact pads disposed on at least one second surface of the circuit member, at least one of which further extends the external data bus;
e) clamping means mounted on at least one of said circuit members for pressing said contact member of said first electrical connection means;
f) an electronic package for high frequency semiconductor devices comprising: bus termination means operatively connected to said data bus extension.
前記外部データ・バスが特性インピーダンスを備え、前記バス終端手段のインピーダンスが実質的に前記特性インピーダンスと整合する請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。2. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein said external data bus has a characteristic impedance, and an impedance of said bus terminating means substantially matches said characteristic impedance. 前記回路部材の少なくとも1つに有効に接続された、前記第1の電気接続手段を心合せするための心合せ手段をさらに備える請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。2. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, further comprising a centering means operatively connected to at least one of said circuit members for centering said first electrical connection means. 2つの前記回路部材の中間に配置され、前記第1の表面上の少なくとも1つの導電パッドおよび前記回路部材の少なくとも1つの前記第2の表面上の少なくとも1つの導電パッドに有効に接続された第2の電気接続手段をさらに備える請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。A second conductive member disposed intermediate the two circuit members and operatively connected to at least one conductive pad on the first surface and at least one conductive pad on the at least one second surface of the circuit member; The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 1, further comprising two electrical connection means. 前記回路部材の少なくとも1つに有効に接続された前記第2の電気接続手段を心合せするための心合せ手段をさらに備える請求項4に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。5. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 4, further comprising a centering means for centering said second electrical connection means operatively connected to at least one of said circuit members. 前記バス終端手段が、抵抗器、コンデンサ、および誘導子のグループのうちの少なくとも1つの電気部品を備える請求項2に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。3. The electronic package for high frequency semiconductor devices according to claim 2, wherein said bus termination means comprises at least one electrical component of a group of a resistor, a capacitor and an inductor. 前記抵抗器がディスクリート抵抗器からなる請求項6に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。7. The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 6, wherein the resistor comprises a discrete resistor. 前記抵抗器が抵抗器パックからなる請求項6に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 6, wherein the resistor comprises a resistor pack. 前記抵抗器がソリッドステート抵抗デバイスからなる請求項6に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。7. The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 6, wherein the resistor comprises a solid-state resistance device. 前記バス終端手段が前記電子パッケージの外部に設けられる請求項2に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 2, wherein the bus terminating means is provided outside the electronic package. 前記バス終端手段が前記回路部材の1つに設けられる請求項2に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。3. The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 2, wherein said bus terminating means is provided on one of said circuit members. 終端モジュールをさらに備え、前記バス終端手段が前記終端モジュール上に設けられる請求項2に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 2, further comprising a termination module, wherein the bus termination means is provided on the termination module. 前記第1の電気接続手段がランド・グリッド・アレイ・コネクタである請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。2. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein said first electrical connection means is a land grid array connector. 前記ランド・グリッド・アレイ・コネクタがHigh Connection Density社製Superbutton(商標)ベースのコネクタである請求項13に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。14. The electronic package for high frequency semiconductor devices according to claim 13, wherein the land grid array connector is a Superbuton (TM) based connector manufactured by High Connection Density. 前記半導体デバイスの少なくとも1つがメモリ素子である請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of the semiconductor devices is a memory element. 前記回路部材が、前記第1の表面上の前記接触パッドの少なくとも1つを前記第2の表面上の前記接触パッドの少なくとも1つに接続する配線手段を備える請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。2. The high-frequency semiconductor device according to claim 1, wherein the circuit member includes wiring means for connecting at least one of the contact pads on the first surface to at least one of the contact pads on the second surface. Electronic package for. 前記回路部材が多層印刷回路カードを備える請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein the circuit member comprises a multilayer printed circuit card. 前記半導体デバイスの少なくとも1つが、裸チップ、薄型スモール・アウトライン・パッケージ(TSOP)、チップ・スケール・パッケージ(CSP)、およびチップ・オン・ボード(COB)のグループのうちの少なくとも1つからなる請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。At least one of the semiconductor devices comprises at least one of the group of a bare chip, a thin small outline package (TSOP), a chip scale package (CSP), and a chip on board (COB). Item 2. An electronic package for a high-frequency semiconductor device according to item 1. 前記複数の回路部材が実質的に互いに平行である請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of circuit members are substantially parallel to each other. 外部印刷回路構造をさらに備え、前記複数の回路部材が実質的に前記外部印刷回路構造に平行である請求項19に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。20. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 19, further comprising an external printed circuit structure, wherein the plurality of circuit members are substantially parallel to the external printed circuit structure. 熱管理構造をさらに備える請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, further comprising a thermal management structure. 前記熱管理構造が、前記少なくとも1つの半導体デバイスと熱接触する熱伝導フィンを備える請求項21に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。22. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 21, wherein the thermal management structure comprises a heat conducting fin in thermal contact with the at least one semiconductor device. 前記外部データ・バスが少なくとも2つの外部データ・バスからなり、前記外部データ・バスの前記延長部分が前記2つのデータ・バスの少なくとも2つの延長部分からなり、かつ、前記半導体デバイスが少なくとも1つの半導体デバイスの2つのグループからなり、各グループが前記2つのデータ・バス延長部分の1つに個別に接続される請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The external data bus comprises at least two external data buses, the extension of the external data bus comprises at least two extensions of the two data buses, and the semiconductor device comprises at least one external data bus. The electronic package for high frequency semiconductor devices according to claim 1, comprising two groups of semiconductor devices, each group individually connected to one of the two data bus extensions. 前記少なくとも1つの半導体デバイスが、前記少なくとも1つの半導体デバイスの第1の表面上に一定パターンの接触パッドを備える請求項1に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 1, wherein the at least one semiconductor device comprises a pattern of contact pads on a first surface of the at least one semiconductor device. 前記複数の回路部材の1つの表面上の前記複数の接触パッドの少なくとも一部が、前記少なくとも1つの半導体デバイスの前記第1の表面上の前記接触パッド・パターンと実質的に同じパターンに配列される請求項24に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。At least some of the plurality of contact pads on one surface of the plurality of circuit members are arranged in a pattern substantially the same as the contact pad pattern on the first surface of the at least one semiconductor device. An electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 24. 前記複数の回路部材上の前記接触パッド・パターンと前記少なくとも1つの半導体デバイス上の前記接触パッド・パターンの間の相互接続をさらに備える請求項25に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 25, further comprising an interconnect between the contact pad pattern on the plurality of circuit members and the contact pad pattern on the at least one semiconductor device. 前記相互接続の長さがほぼ等しく、整合を取るために前記長さが短縮かつ長さ調整され、前記相互接続の前記長さが最短化される請求項26に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。27. The high frequency semiconductor device for a high frequency semiconductor device according to claim 26, wherein the lengths of the interconnects are substantially equal, the lengths are shortened and adjusted for alignment, and the lengths of the interconnects are minimized. Electronic package. 前記相互接続の伝搬遅延がほぼ等しく、整合を取るために前記伝搬遅延が短縮かつ伝搬遅延調整され、前記相互接続の前記伝搬遅延が最短化される請求項27に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。28. The high frequency semiconductor device of claim 27, wherein the propagation delays of the interconnects are substantially equal, the propagation delays are reduced and the propagation delays are adjusted for matching, and the propagation delays of the interconnects are minimized. Electronic package. 高周波半導体デバイスのための電子パッケージであって、
a)それぞれ第1の表面および第2の表面を有し、前記第1の表面上に、少なくとも1つが外部データ・バスへの接続用である複数の接触パッドが配置された複数の回路部材と、
b)前記外部データ・バスの延長部分を形成する前記回路部材の少なくとも1つの前記第1の表面上の前記導電パッドの少なくとも1つに有効に接続された、電気相互接続を提供するための接触部材を備えた第1の電気接続手段と、
c)前記複数の回路部材の前記表面の少なくとも1つの表面上に設けられ、かつ、前記データ・バス延長部分に選択的に接続される、その第1の表面上に第1のパターンの接触パッドを備えた少なくとも1つの半導体デバイスと、
d)前記回路部材の少なくとも1つの前記第2の表面上に配置され、少なくとも1つが前記外部データ・バスをさらに延長する複数の接触パッドと、
e)前記回路部材の少なくとも1つに取り付けられた、前記第1の電気接続手段の前記接触部材を押し付けるためのクランプ手段と、
f)前記データ・バス延長部分に有効に接続されたバス終端手段とを備え、前記複数の回路部材の1つの表面上の前記複数の接触パッドの少なくとも一部が、前記少なくとも1つの半導体デバイスの前記第1の表面上の前記第1の接触パッド・パターンと実質的に同じパターンの第2のパターンで配列される高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。
An electronic package for a high-frequency semiconductor device,
a) a plurality of circuit members each having a first surface and a second surface, wherein a plurality of contact pads are disposed on said first surface, at least one of which is for connection to an external data bus; ,
b) a contact operatively connected to at least one of said conductive pads on said first surface of at least one of said circuit members forming an extension of said external data bus, for providing an electrical interconnect; First electrical connection means comprising a member;
c) a first pattern of contact pads on a first surface of the plurality of circuit members provided on at least one of the surfaces and selectively connected to the data bus extension; At least one semiconductor device comprising:
d) a plurality of contact pads disposed on at least one second surface of the circuit member, at least one of which further extends the external data bus;
e) clamping means mounted on at least one of said circuit members for pressing said contact member of said first electrical connection means;
f) bus terminating means operatively connected to said data bus extension, wherein at least a portion of said plurality of contact pads on one surface of said plurality of circuit members comprises at least a portion of said at least one semiconductor device. An electronic package for a high frequency semiconductor device arranged in a second pattern of substantially the same pattern as the first contact pad pattern on the first surface.
前記複数の回路部材の少なくとも1つが、複数の係合パッドおよび前記少なくとも1つの半導体デバイス上の前記第1のパターンの接触パッドから前記複数の回路部材上の前記第2のパターンの接触パッドへ延長する相互接続をさらに備える請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。At least one of the plurality of circuit members extends from a plurality of engagement pads and the first pattern of contact pads on the at least one semiconductor device to the second pattern of contact pads on the plurality of circuit members. 30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, further comprising an interconnect. 前記相互接続の長さがほぼ等しく、整合を取るために前記長さが短縮かつ長さ調整され、前記相互接続の前記長さが最短化される請求項30に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。31. The high frequency semiconductor device for a high frequency semiconductor device according to claim 30, wherein the lengths of the interconnects are substantially equal, the lengths are shortened and adjusted for alignment, and the lengths of the interconnects are minimized. Electronic package. 前記相互接続の伝搬遅延がほぼ等しく、整合を取るために前記伝搬遅延が短縮かつ伝搬遅延調整され、前記相互接続の前記伝搬遅延が最短化される請求項31に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。32. The high frequency semiconductor device according to claim 31, wherein the propagation delays of the interconnects are substantially equal, the propagation delays are reduced and the propagation delays are adjusted to achieve matching, and the propagation delays of the interconnects are minimized. Electronic package. 前記外部データ・バスが特性インピーダンスを備え、前記バス終端手段のインピーダンスが実質的に前記特性インピーダンスと整合する請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, wherein the external data bus has a characteristic impedance, and an impedance of the bus termination means substantially matches the characteristic impedance. 前記回路部材の少なくとも1つに有効に接続された、前記第1の電気接続手段を心合せするための心合せ手段をさらに備える請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, further comprising centering means operatively connected to at least one of said circuit members for centering said first electrical connection means. 2つの前記回路部材の中間に配置され、前記第1の表面上の少なくとも1つの導電パッドおよび前記回路部材の少なくとも1つの前記第2の表面上の少なくとも1つの導電パッドに有効に接続された第2の電気接続手段をさらに備える請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。A second conductive member disposed intermediate the two circuit members and operatively connected to at least one conductive pad on the first surface and at least one conductive pad on the at least one second surface of the circuit member; 30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, further comprising two electrical connection means. 前記回路部材の少なくとも1つに有効に接続された、前記第2の電気接続手段を心合せするための心合せ手段をさらに備える請求項35に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。36. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 35, further comprising a centering means operatively connected to at least one of said circuit members for centering said second electrical connection means. 前記バス終端手段が、抵抗器、コンデンサ、および誘導子のグループのうちの少なくとも1つの電気部品を備える請求項33に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 33, wherein said bus terminating means comprises at least one electrical component of a group of a resistor, a capacitor, and an inductor. 前記抵抗器がディスクリート抵抗器からなる請求項37に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。38. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 37, wherein said resistor comprises a discrete resistor. 前記抵抗器が抵抗器パックからなる請求項37に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。38. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 37, wherein the resistor comprises a resistor pack. 前記抵抗器がソリッドステート抵抗デバイスからなる請求項37に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。38. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 37, wherein said resistor comprises a solid state resistance device. 前記バス終端手段が前記電子パッケージの外部に設けられる請求項33に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high-frequency semiconductor device according to claim 33, wherein the bus terminating means is provided outside the electronic package. 前記バス終端手段が前記回路部材の1つに設けられる請求項33に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 33, wherein the bus terminating means is provided on one of the circuit members. 終端モジュールをさらに備え、前記バス終端手段が前記終端モジュール上に設けられる請求項33に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 33, further comprising a termination module, wherein the bus termination means is provided on the termination module. 前記第1の電気接続手段がランド・グリッド・アレイ・コネクタである請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for high frequency semiconductor devices according to claim 29, wherein said first electrical connection means is a land grid array connector. 前記ランド・グリッド・アレイ・コネクタがHigh Connection Density社製Superbutton(商標)ベースのコネクタである請求項44に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。45. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 44, wherein the land grid array connector is a Superbuton (TM) based connector manufactured by High Connection Density. 前記半導体デバイスの少なくとも1つがメモリ素子である請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, wherein at least one of said semiconductor devices is a memory element. 前記回路部材が、前記第1の表面上の前記接触パッドの少なくとも1つを前記第2の表面上の前記接触パッドの少なくとも1つに接続する配線手段を備える請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The high-frequency semiconductor device according to claim 29, wherein the circuit member includes wiring means for connecting at least one of the contact pads on the first surface to at least one of the contact pads on the second surface. Electronic package for. 前記回路部材が多層印刷回路カードを備える請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, wherein said circuit member comprises a multilayer printed circuit card. 前記半導体デバイスの少なくとも1つが、裸チップ、薄型スモール・アウトライン・パッケージ(TSOP)、チップ・スケール・パッケージ(CSP)、およびチップ・オン・ボード(COB)のグループのうちの少なくとも1つからなる請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。At least one of the semiconductor devices comprises at least one of the group of a bare chip, a thin small outline package (TSOP), a chip scale package (CSP), and a chip on board (COB). Item 30. An electronic package for a high-frequency semiconductor device according to item 29. 前記複数の回路部材が実質的に互いに平行である請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, wherein the plurality of circuit members are substantially parallel to each other. 外部印刷回路構造をさらに備え、前記複数の回路部材が実質的に前記外部印刷回路構造に平行である請求項50に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 50, further comprising an external printed circuit structure, wherein the plurality of circuit members are substantially parallel to the external printed circuit structure. 熱管理構造をさらに備える請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。30. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 29, further comprising a thermal management structure. 前記熱管理構造が、前記少なくとも1つの半導体デバイスと熱接触する熱伝導フィンを備える請求項52に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。53. The electronic package for a high frequency semiconductor device according to claim 52, wherein said thermal management structure comprises heat conducting fins in thermal contact with said at least one semiconductor device. 前記外部データ・バスが少なくとも2つの外部データ・バスからなり、前記外部データ・バスの前記延長部分が前記2つのデータ・バスの少なくとも2つの延長部分からなり、かつ、前記半導体デバイスが少なくとも1つの半導体デバイスの2つのグループからなり、各グループが前記2つのデータ・バス延長部分の1つに個別に接続される請求項29に記載の高周波半導体デバイスのための電子パッケージ。The external data bus comprises at least two external data buses, the extension of the external data bus comprises at least two extensions of the two data buses, and the semiconductor device comprises at least one external data bus. 30. The electronic package for high frequency semiconductor devices according to claim 29, comprising two groups of semiconductor devices, each group individually connected to one of said two data bus extensions.
JP2002521306A 2000-08-24 2001-08-14 Compact high-density memory system Pending JP2004507006A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US22769000P 2000-08-24 2000-08-24
US09/835,123 US6381164B1 (en) 2000-08-24 2001-04-13 Low profile, high density memory system
PCT/US2001/025411 WO2002017328A1 (en) 2000-08-24 2001-08-14 Low profile, high density memory system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004507006A true JP2004507006A (en) 2004-03-04

Family

ID=26921668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002521306A Pending JP2004507006A (en) 2000-08-24 2001-08-14 Compact high-density memory system

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2004507006A (en)
CN (1) CN1327449C (en)
WO (1) WO2002017328A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5267218A (en) * 1992-03-31 1993-11-30 Intel Corporation Nonvolatile memory card with a single power supply input
JP3036498B2 (en) * 1997-12-08 2000-04-24 日本電気株式会社 Semiconductor package
US5963464A (en) * 1998-02-26 1999-10-05 International Business Machines Corporation Stackable memory card
US6049467A (en) * 1998-08-31 2000-04-11 Unisys Corporation Stackable high density RAM modules

Also Published As

Publication number Publication date
CN1388973A (en) 2003-01-01
CN1327449C (en) 2007-07-18
WO2002017328A1 (en) 2002-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6381164B1 (en) Low profile, high density memory system
US10884955B2 (en) Stacked and folded above motherboard interposer
US6545895B1 (en) High capacity SDRAM memory module with stacked printed circuit boards
US6705877B1 (en) Stackable memory module with variable bandwidth
US6597062B1 (en) Short channel, memory module with stacked printed circuit boards
TW476965B (en) High capacity memory module with built-in high-speed bus terminations
JP4865182B2 (en) Printed circuit board for memory module and memory module
US20030068920A1 (en) High density, high frequency memory chip modules having thermal management structures
US6661690B2 (en) High capacity memory module with built-in performance enhancing features
US8138592B2 (en) Planar array contact memory cards
JP2002117000A (en) Memory system and connection member
US6449166B1 (en) High capacity memory module with higher density and improved manufacturability
US6496380B1 (en) High capacity memory module with high electrical design margins
JP2004507006A (en) Compact high-density memory system
KR20020043647A (en) Low profile, high density memory system
TW558807B (en) Low profile, high density memory system
US11281833B1 (en) Methods and systems for exchange bus routing