JP2008288308A - Multi-chip module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の半導体装置を搭載したマルチチップモジュールに係わり。特に、半導体装置間の接続を有するマルチチップモジュールに関する。 The present invention relates to a multichip module on which a plurality of semiconductor devices are mounted. In particular, the present invention relates to a multichip module having connections between semiconductor devices.
近年、1つのICパッケージの中に複数個のシリコンベアチップを収めたマルチチップモジュール(Multi Chip Module。例えば「特許文献1」を参照。)や、従来のICパッケージほどの大きさの基板に、それぞれシリコンを内蔵した複数のICパッケージを実装して、これを一つのICパッケージと同様に取り扱うマルチパッケージモジュール(Multi Package Module。例えば「特許文献2」を参照。)というタイプのICが実用化されている。これらのうち、前者のマルチチップモジュールは、CPUやメモリなど半導体製造プロセスが異なる複数のベアチップを積層し、あるいは、パッケージの基体となるシリコン基板に積載し、アルミ配線などにより直接接続することで、後者のマルチパッケージモジュールに比べて高速動作と高密度実装を実現することができる。 In recent years, a multi-chip module in which a plurality of silicon bare chips are housed in a single IC package (for example, see “Patent Document 1”), a substrate as large as a conventional IC package, A multi-package module (Multi Package Module; see, for example, “Patent Document 2”) in which a plurality of IC packages containing silicon are mounted and handled in the same manner as one IC package has been put into practical use. Yes. Of these, the former multi-chip module is a stack of multiple bare chips with different semiconductor manufacturing processes such as CPU and memory, or is stacked on a silicon substrate that is the base of a package and directly connected by aluminum wiring or the like, Compared with the latter multi-package module, high-speed operation and high-density mounting can be realized.
しかしながら、従来のマルチチップモジュールでは、半導体装置(ベアチップ)間を直接接続する場合、それぞれの半導体装置上の回路でインターフェース仕様(例えば、入出力の電圧レベル、データ幅、あるいは制御方式等。)を合わせておく必要があり、インターフェース仕様が異なる半導体装置を相互に直接接続することはできないという問題があった。このため、CPUやメモリなど組み合わせる半導体装置の種類によって、インターフェース仕様だけが異なる数種類のチップをわざわざ製造しなければならないという問題があった。
本発明は、インターフェース仕様が異なる複数の半導体装置を搭載することができるマルチチップモジュールを提供する。 The present invention provides a multichip module capable of mounting a plurality of semiconductor devices having different interface specifications.
本発明の一態様によれば、第1のインターフェース仕様を有する第1の半導体装置と、第2のインターフェース仕様を有する第2の半導体装置と、前記第1のインターフェース仕様と前記第2のインターフェース仕様とを相互に変換するインターフェース変換回路が形成された半導体基板を有し、前記第1の半導体装置および前記第2の半導体装置が前記半導体基板上に積載され、前記インターフェース回路を介して相互に接続されていることを特徴とするマルチチップモジュールが提供される。 According to one aspect of the present invention, a first semiconductor device having a first interface specification, a second semiconductor device having a second interface specification, the first interface specification, and the second interface specification. And a semiconductor substrate on which an interface conversion circuit for mutual conversion is formed, the first semiconductor device and the second semiconductor device are stacked on the semiconductor substrate and connected to each other via the interface circuit A multi-chip module is provided.
本発明によれば、マルチチップモジュールの基体となるシリコン基板上にインターフェース回路が形成されているので、インターフェース仕様が異なる複数の半導体装置を搭載することができる。 According to the present invention, since the interface circuit is formed on the silicon substrate serving as the base of the multichip module, a plurality of semiconductor devices having different interface specifications can be mounted.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係わるマルチチップモジュールの構造を示すイメージ図である。ここでは、一例として、2つの半導体装置(ベアチップ)11aおよび11bとその接続にかかわる部分を示した。図1(a)はマルチチップモジュールの平面図を示し、図1(b)はマルチチップモジュールの立面図を示している。 FIG. 1 is an image diagram showing the structure of a multichip module according to Embodiment 1 of the present invention. Here, as an example, two semiconductor devices (bare chips) 11a and 11b and portions related to the connection are shown. FIG. 1A shows a plan view of the multichip module, and FIG. 1B shows an elevation view of the multichip module.
本発明の実施例1に係わるマルチチップモジュールは、パッケージの基体となる半導体基板12、半導体基板12上に形成された電圧レベルシフター回路13、および半導体装置11aおよび11bを備えている。
The multichip module according to the first embodiment of the present invention includes a
半導体装置11aおよび11bは半導体基板12の上に積載され、半導体基板12の表面には電圧レベルシフター回路13が形成され、半導体基板12の裏面には半田バンプ14が形成されている。
The
半導体装置11aの入出力信号15aは電圧レベルシフター回路13の第1の入出力に電気的に接続され、半導体装置11bの入出力信号15bは電圧レベルシフター回路13の第2の入出力に電気的に接続されている。
The input /
半導体装置11aおよび11bは、それぞれに最適な通常の半導体製造プロセスを用いてベアチップとして製造される。
The
これらはそれぞれ異なるインターフェース仕様に基づく入出力を有し、入出力信号15aおよび15bは互いに異なる電圧レベルを有している。例えば、半導体装置11aはメモリであり、入出力信号15aは3.3Vの規格、つまり、“H”レベルが3.3V、“L”レベルが0Vとなっている。また、半導体装置11bはCPUであり、入出力信号15bは1.8Vの規格、つまり、“H”レベルが1.8V、“L”レベルが0Vとなっている。
These have inputs / outputs based on different interface specifications, and the input /
電圧レベルシフター回路13は、入出力信号15aの3.3V規格と入出力信号15bの1.8V規格とを相互に変換するレベルシフト回路で、半導体基板12の表面にあらかじめ形成されている。
The voltage
半導体基板12は、パッケージの基体となるシリコン基板で、通常の半導体製造プロセスを用いて電圧レベルシフター回路13をシリコンウェハ上に形成した後、図1(a)に示したようにパッケージ外形に合わせてダイシング(切断工程)される。
The
半導体基板12の裏面に形成される半田バンプ14は、外部との信号接続に使用され、必要に応じて半導体装置11aおよび11b、および電圧レベルシフター回路13に電気的に接続されている。半田バンプ14は、いわゆるBGA構造に配置されている。
The solder bumps 14 formed on the back surface of the
上記実施例1によれば、基体となる半導体基板12上に電圧レベルシフター回路13が形成されているので、入出力電圧レベルが異なる半導体装置11aおよび11bを積載してマルチチップモジュールを容易に構成することができる。
According to the first embodiment, since the voltage
また、上記実施例1によれば、入出力電圧レベルが異なっていても半導体装置11aおよび11bを1つのモジュールに積載できるので、量産時において半導体装置の組み合わせ方によってインターフェース仕様だけが異なる数種類のベアチップを用意する必要がなく、製造コストの低減や製造期間の短縮を実現することができる。
Further, according to the first embodiment, since the
上述の実施例1では、半導体装置11aおよび11bはメモリとCPUであるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、通常の半導体製造プロセスを用いて製造されるベアチップで入出力電圧レベルが異なるものであれば、原理的には適用可能である。
In the first embodiment, the
また、上述の実施例1では、入出力信号15aおよび15bは3.3V規格および1.8V規格であるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、一方の“L”レベルがマイナスの電圧レベルであるような入出力信号の場合にも適用可能である。
In the first embodiment, the input /
図2は、本発明の実施例2に係わるマルチチップモジュールの構造を示すイメージ図である。ここでは、一例として、2つの半導体装置(ベアチップ)21aおよび21bとその接続にかかわる部分を示した。図2(a)はマルチチップモジュールの平面図を示し、図2(b)はマルチチップモジュールの立面図を示している。 FIG. 2 is an image diagram showing the structure of a multichip module according to Embodiment 2 of the present invention. Here, as an example, two semiconductor devices (bare chips) 21a and 21b and portions related to the connection are shown. FIG. 2A shows a plan view of the multichip module, and FIG. 2B shows an elevation view of the multichip module.
本発明の実施例2に係わるマルチチップモジュールは、パッケージの基体となる半導体基板22、半導体基板22上に形成されたパラシリ変換回路23、および半導体装置21aおよび21bを備えている。
The multichip module according to the second embodiment of the present invention includes a
半導体装置21aおよび21bは半導体基板22の上に積載され、半導体基板22の表面にはパラシリ変換回路23が形成され、半導体基板22の裏面には半田バンプ24が形成されている。
The
半導体装置21aの入出力信号25aはパラシリ変換回路23の第1の入出力に電気的に接続され、半導体装置21bの入出力信号25bはパラシリ変換回路23の第2の入出力に電気的に接続されている。
The input / output signal 25a of the
半導体装置21aおよび21bは、それぞれに最適な通常の半導体製造プロセスを用いてベアチップとして製造される。
The
これらはそれぞれ異なるインターフェース仕様に基づく入出力を有し、入出力信号25aおよび25bは互いに異なるデータ幅(ビット数)を有している。例えば、半導体装置21aはI/Oが24ビットのメモリであり、入出力信号25aは24ビットのデータ幅を持ちこれら24ビットがパラレルに入出力される。これに対して、半導体装置21bは通信機能を備えたCPUであり、入出力信号25bは1ビット幅でシリアルに入出力される。
These have inputs / outputs based on different interface specifications, and the input /
バラシリ変換回路は、入出力信号25aからの24ビットパラレルデータを入出力信号25bの1ビットシリアルデータに変換するパラレル-シリアル変換回路で、半導体基板22の表面にあらかじめ形成されている。
The bulky conversion circuit is a parallel-serial conversion circuit that converts 24-bit parallel data from the input / output signal 25a into 1-bit serial data of the input /
図2では、一例として、半導体装置21aから半導体装置21bへのデータ転送の場合を示したが、同様に、半導体装置21bからの入出力信号25bの1ビットシリアルデータを入出力信号25aの24ビットパラレルデータに変換して半導体装置21aへ転送するように構成することも容易である。
In FIG. 2, the case of data transfer from the
半導体基板22は、パッケージの基体となるシリコン基板で、通常の半導体製造プロセスを用いてパラシリ変換回路23をシリコンウェハ上に形成した後、図2(a)に示したようにパッケージ外形に合わせてダイシング(切断工程)される。
The
半導体基板22の裏面に形成される半田バンプ24は、外部との信号接続に使用され、必要に応じて半導体装置21aおよび21b、およびパラシリ変換回路23に電気的に接続されている。半田バンプ24は、いわゆるBGA構造に配置されている。
The solder bumps 24 formed on the back surface of the
上記実施例2によれば、基体となる半導体基板22上にパラシリ変換回路23が形成されているので、入出力データ幅およびその入出力制御方法が異なる半導体装置21aおよび21bを積載してマルチチップモジュールを容易に構成することができる。
According to the second embodiment, since the parallel-
また、上記実施例2によれば、入出力のデータ幅やその制御方法が異なっていても半導体装置21aおよび21bを1つのモジュールに積載できるので、量産時において半導体装置の組み合わせ方によってインターフェース仕様だけが異なる数種類のベアチップを用意する必要がなく、製造コストの低減や製造期間の短縮を実現することができる。
Further, according to the second embodiment, since the
上述の実施例2では、半導体装置21aおよび21bはメモリとCPUであるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、通常の半導体製造プロセスを用いて製造されるベアチップで入出力データ幅が異なるものであれば、原理的には適用可能である。
In the second embodiment, the
また、上述の実施例2では、入出力信号25aが24ビット幅でパラレル入出力、入出力信号25bが1ビット幅でシリアル入出力であるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、8ビットパラレル-シリアル変換回路を8つ用いて64ビット幅のパラレルデータと8ビット幅のシリアルデータとをインターフェースするように構成することもできる。
In the second embodiment, the input / output signal 25a is a 24-bit width parallel input / output, and the input /
さらに、上述の実施例1および2の説明では、半導体基板に積載される半導体装置(ベアチップ)は2つであるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、3つ以上の半導体装置を1つの半導体基板の上に積載してマルチチップモジュールを構成することもできる。 Further, in the description of the first and second embodiments, the number of semiconductor devices (bare chips) mounted on the semiconductor substrate is two. However, the present invention is not limited to this, and three or more semiconductor devices are used. Can be stacked on a single semiconductor substrate to form a multichip module.
さらに、上述の実施例1および2の説明では、マルチチップモジュールはBGA構造であるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばQFP(Quad Flat Package)やPGA(Pin Grid Array)など他のパッケージ構造に適用することも可能である。 Further, in the above description of the first and second embodiments, the multi-chip module has a BGA structure. However, the present invention is not limited to this, for example, QFP (Quad Flat Package) or PGA (Pin Grid Array). It is also possible to apply to other package structures.
さらに、上述の実施例1および2の説明では、半導体基板に形成されるインターフェース回路は電圧レベルシフター回路13またはパラシリ変換回路23であるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、入出力制御方式が異なる半導体装置間の接続や入出力速度(クロック周波数)が異なる半導体装置間の接続などを行うロジック回路なども考えられる。
Further, in the description of the first and second embodiments, the interface circuit formed on the semiconductor substrate is the voltage
11a、11b、21a、21b 半導体装置
12、22 半導体基板
13 電圧レベルシフター回路
14、24 半田バンプ(BGA)
15a、15b、25a、25b 入出力信号
23 パラシリ変換回路
11a, 11b, 21a,
15a, 15b, 25a, 25b Input /
Claims (5)
第2のインターフェース仕様を有する第2の半導体装置と、
前記第1のインターフェース仕様と前記第2のインターフェース仕様とを相互に変換するインターフェース変換回路が形成された半導体基板を有し、
前記第1の半導体装置および前記第2の半導体装置が前記半導体基板上に積載され、前記インターフェース回路を介して相互に接続されていることを特徴とするマルチチップモジュール。 A first semiconductor device having a first interface specification;
A second semiconductor device having a second interface specification;
A semiconductor substrate on which an interface conversion circuit that converts the first interface specification and the second interface specification into each other is formed;
The multichip module, wherein the first semiconductor device and the second semiconductor device are stacked on the semiconductor substrate and connected to each other via the interface circuit.
前記第2の半導体装置は、前記第2のインターフェース仕様として前記第1の入出力電圧レベルと異なる第2の入出力電圧レベルを有し、
前記インターフェース回路は、前記第1の入出力電圧レベルと前記第2の入出力電圧レベルを相互に変換することを特徴とする請求項1に記載のマルチチップモジュール。 The first semiconductor device has a first input / output voltage level as the first interface specification,
The second semiconductor device has a second input / output voltage level different from the first input / output voltage level as the second interface specification,
The multi-chip module according to claim 1, wherein the interface circuit mutually converts the first input / output voltage level and the second input / output voltage level.
前記第2の半導体装置は、前記第2のインターフェース仕様として前記第1の数と異なる第2の数の入出力端子を有し、
前記インターフェース回路は、前記第1の半導体装置からの信号と前記第2の半導体装置からの信号とを前記第1のインターフェース仕様および前記第2のインターフェース仕様に基づいて相互に変換することを特徴とする請求項1に記載のマルチチップモジュール。 The first semiconductor device has a first number of input / output terminals as the first interface specification,
The second semiconductor device has a second number of input / output terminals different from the first number as the second interface specification,
The interface circuit mutually converts a signal from the first semiconductor device and a signal from the second semiconductor device based on the first interface specification and the second interface specification. The multichip module according to claim 1.
前記第2の半導体装置は、前記第2の数の入出力端子を介してデータをシリアルに入出力し
前記インターフェース回路は、前記第1の半導体装置からの前記データと前記第2の半導体装置からの前記データとを相互にパラレル-シリアル変換することを特徴とする請求項1に記載のマルチチップモジュール。 The first semiconductor device inputs / outputs data in parallel via the first number of input / output terminals,
The second semiconductor device serially inputs / outputs data via the second number of input / output terminals, and the interface circuit receives the data from the first semiconductor device and the second semiconductor device. The multi-chip module according to claim 1, wherein the data is subjected to parallel-serial conversion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007130346A JP2008288308A (en) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Multi-chip module |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007130346A JP2008288308A (en) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Multi-chip module |
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Family Applications (1)
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2007
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