JP2014519716A - 集積回路用の応力認識設計 - Google Patents

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Abstract

インターポーザを有する集積回路(IC)に係わる回路設計の方法は、IC(200、500)内に実現され、インターポーザ(205、505)への正規化された応力量を超える量の応力を受けるインターポーザの区域(465、470、535)内におけるアクティブリソースを特定することと、IC内に実現される回路設計の応力認識分析に従い、IC内に実現する回路設計のエレメントを、アクティブリソースに選択的に割当てることとを含むことができる。他の区域(620)は、その他の区域内の実質的に正規化された応力によって特徴付けられる。

Description

発明の分野
本明細書に開示されている1つ以上の実施の形態は、集積回路(IC)に関する。より特定的には、1つ以上の実施の形態は、IC用の応力認識設計およびIC内での回路設計の応力認識実現に関する。
背景
回路設計の規模は大きくなり続け、実施するためにより大規模な集積回路(IC)を必要とする。場合によっては、単一の大きなダイを用いて実施できる回路設計は、2つ以上のより小さいダイを含むICを用いて実現することができる。2つ以上のより小さいダイを含むICは「マルチダイIC」と呼ぶことができる。マルチダイICは一般に、互いに結合される2つ以上のダイを含み、単一のICパッケージ内に配置されることを特徴とする。回路設計は、単一のより大きいダイを用いる代わりに、複数のダイにわたって実施される。
マルチダイICは典型的に単一のダイのICの片割れ内にはない物理的特性を含む。たとえば、マルチダイICは、シリコン貫通電極(TSV)を含むことができる。TSVは、マルチダイICのダイ全部を延在する縦の導電経路として特徴付けられる。各TSVはTSVが延在するダイの上面上のノードを、同じダイの底面の他のノードと電気的に結合させることができる。
マルチダイIC内に見られる物理的特性の別の例として、ダイの物理的結合がある。マルチダイICの個々のダイは、典型的に何らかの態様で互いに結合される。たとえば、ダイは積層または接着可能である。
これらの物理的特性および他の物理的特性は、マルチダイICのダイに応力を引起し得る。従来の単一ダイICのダイにある正規化された応力よりも一般に大きい応力は、マルチダイIC内に実現されるアクティブデバイスの性能に悪影響を与え得る。
概要
本明細書に開示されている1つ以上の実施の形態は集積回路(IC)に関し、より特定的にはIC用の応力認識設計およびIC内の回路設計の応力認識実現に関する。
インターポーザを含む集積回路に係わる回路設計の方法の一実施の形態は、IC内で実現され、インターポーザへの正規化された量の応力を超える量の応力を受けたインターポーザの区域内におけるアクティブリソースを特定すること、およびIC内に実現される回路設計の応力認識分析に従い、IC内に実現するべき回路設計のエレメントをアクティブリソースに選択的に割当てることを備え、他の区域はその他の区域内の実質的に正規化された応力によって特徴付けられる。
一部の実施の形態において、本方法は、アクティブリソース用に応力認識タイミングモデルを用いることをさらに備える。
一部の実施の形態において、アクティブリソース用の応力認識タイミングモデルは、アクティブリソースと、正規化された応力量を超える量の応力が少なくとも部分的に帰属する応力誘起体との間の距離に依存し得る。
一部の実施の形態において、応力誘起体は、シリコン貫通電極(TSV)、またはインターポーザのダイ取付境界であり得る。
一部の実施の形態において、本方法は、アクティブリソースが応力誘起体から所定の距離内にあることを判断し、それに応答して、応力誘起体からの距離を関数として、アクティブリソースの動作特性を定めることをさらに備える。
一部の実施の形態において、本方法は、アクティブリソースを用いる場合の回路設計のタイミングは臨界ではないとの判断に応答して、回路設計のエレメントを実現するためにだけアクティブリソースを用いることをさらに備える。
一部の実施の形態において、エレメントを選択的に割当てることは、エレメントをアクティブリソースに選択的にマッピングすることを含む。
一部の実施の形態において、エレメントを選択的に割当てることは、回路設計を経路付けるときにアクティブリソースを選択的に用いることをさらに含む。
集積回路(IC)の実施の形態は、応力誘起構造を含むインターポーザを備えることができ、インターポーザは、第1の区域および第2の区域を含むことができ、第1の区域は、第1の区域全体の実質的に正規化された応力によって特徴付けられ、第2の区域は、応力誘起構造によって誘起され、かつ第2の区域全体において正規化された応力よりも高い応力によって特徴付けられ、さらにICは第2の区域内に配置されるアクティブデバイスを含む。
一部の実施の形態において、応力誘起構造はシリコン貫通電極(TSV)を含むことができる。
一部の実施の形態において、第2の区域はTSVを包含することができ、第1の区域は第2の区域を包含することができる。
一部の実施の形態において、ICはインターポーザの表面に取付けられる第1のダイをさらに備え、応力誘起構造は、インターポーザ上の第1のダイの外縁によって規定されるダイ取付境界を含み、インターポーザはダイ取付境界内の内側境界と、ダイ取付境界の外にある外側境界とによって規定される立入り禁止区域を含む。
一部の実施の形態において、第2の区域は内側境界内にあり得る。
一部の実施の形態において、第2の区域は外側境界を包含することができる。
一部の実施の形態において、第1の区域は内側境界内に配置され、第2の区域に囲まれ得る。
一部の実施の形態において、ICは、インターポーザの表面上に第1のダイと、インターポーザの表面上に第2のダイとをさらに備えることができ、第1のダイおよび第2のダイは所定の距離で隔離されて、第1のダイと第2のダイとの間で、インターポーザのチャネルを露出させ、応力誘起構造は、インターポーザ上の第1のダイおよび第2のダイの各々の外縁によって規定されるダイ取付境界を含み、第2の区域は第1のダイと第2のダイとの間でインターポーザのチャネルを含む。
一部の実施の形態において、ICは、インターポーザの表面上の第1のダイと、インターポーザの表面上に第2のダイとをさらに備えることができ、第1のダイおよび第2のダイは所定の距離で隔離されて、第1のダイと第2のダイとの間で、インターポーザのチャネルを露出させ、応力誘起構造は、インターポーザ上の第1のダイおよび第2のダイの各々の外縁によって規定されるダイ取付境界を含み、第1のダイおよび第2のダイの間のインターポーザのチャネルは、立入り禁止区域である。
集積回路(IC)に係わる回路設計の方法の別の実施の形態は、IC内で実現され、インターポーザの正規化された量の応力を超える量の応力を受けたインターポーザの区域内におけるアクティブリソースを特定すること、およびIC内に実現される回路設計の応力認識分析に従い、IC内に実現するべき回路設計のエレメントをアクティブリソースに選択的に割当てることを備える。
別の実施の形態は、プロセッサおよびメモリを含むシステムによって使用可能である、一時的でないデータ記憶媒体を有する装置を含むことができる。データ記憶媒体は、システムによって実行されると、システムに動作を実行させるプログラムコードを記憶することができる。この動作は、IC内で実現され、インターポーザの正規化された量の応力を超える量の応力を受けたインターポーザの区域内におけるアクティブリソースを特定すること、およびIC内に実現される回路設計の応力認識分析に従い、IC内に実現するべき回路設計のエレメントをアクティブリソースに選択的に割当てることを含むことができる。
一部の実施の形態において、データ記憶媒体はアクティブリソース用の応力認識タイミングモデルを用いることを含む動作をシステムに実行させることができ、応力認識タイミングモデルを含み、アクティブリソース用の応力認識タイミングモデルは、アクティブリソースと、正規化された応力量を超える量の応力が少なくとも部分的に帰属する応力誘起体との間の距離に依存し得る。
本明細書に開示される実施の形態に従う、集積回路(IC)用のアーキテクチャを示す第1のブロック図である。 本明細書に開示されている別の実施の形態に従う、マルチダイIC構造のトポグラフィックビューを示す第2のブロック図である。 本明細書に開示される別の実施の形態に従う、マルチダイIC構造の断面側面を示す第3のブロック図である。 本明細書に開示される別の実施の形態に従う、シリコン貫通電極(TSV)を取囲むマルチダイICインターポーザ内の応力の例示的影響を示す第4のブロック図である。 本明細書に開示される別の実施の形態に従う、マルチダイIC構造のトポグラフィックビューを示す第5のブロック図である。 本明細書に開示される別の実施の形態に従う、図5のインターポーザのトポグラフィックビューを示す第6のブロック図である。 本明細書に開示される実施の形態に従う、応力認識分析を行なうシステムを示す第7のブロック図である。 本明細書に開示される別の実施の形態に従う、IC構造用の物理的設計方法を示す第1のフローチャート図である。 本明細書に開示される別の実施の形態に従う、回路設計方法を示す第2のフローチャート図である。
本明細書は新規であると考えられる1つ以上の実施の形態の特徴を記載する請求項で終わるが、1つ以上の実施の形態は、図面と併せて説明を考慮することにより、よりよく理解できると考えられる。必要に応じて、1つ以上の詳細な実施の形態が本明細書に開示される。しかし、その1つ以上の実施の形態は単なる例示であることは理解されるべきである。したがって、本明細書に開示される具体的構造および機能的詳細は限定するものと解釈するのではなく、単にクレームのベースとして、および当業者に教示するための代表的ベースとして解釈し、1つ以上の実施の形態を実質的にいずれかの適切な詳細な構造に用いるべきものである。さらに、ここで用いられる用語および文言は限定の意図はなく、ここに開示されている1つ以上の実施の形態の記載を理解可能にするためにある。
本明細書に開示される1つ以上の実施の形態は集積回路(IC)に関し、より特定的には、IC用の応力認識設計およびIC内での回路設計の応力認識実現に関する。さまざまな構造、特にマルチダイIC構造を形成するのに用いられる構造の使用または包含は、より多くの量の応力がマルチダイIC構造のダイに与えられることをもたらし得る。より高い応力を受けるマルチダイIC構造の領域内で実現されるアクティブリソースは、より高い応力の領域内にはないアクティブリソースと比べて、1つ以上の動作特性での変動を示し得る。典型的に、動作特性の変動は、アクティブリソースの動作特性を低下させるという形で実行を表わす。
本明細書に開示される1つ以上の実施の形態は、マルチダイIC構造のダイ内のより高い応力を考慮する。たとえば、マルチダイIC構造の物理的設計の際、マルチダイIC構造内に実現されるアクティブリソースの場所は、マルチダイIC構造内にある応力の判断に基づき選択することができる。一般に、マルチダイIC構造の設計および製造の際、アクティブリソースでの応力誘起劣化を観測することにより、他の態様では不可能である近さに応力誘起構造を配置することができる。これについて、配置、経路付けなどといった1つ以上の回路設計実施作業は、マルチダイIC構造内のより高い応力を受けることによって引起されたアクティブリソースの劣化した動作特性を考慮した応力認識態様で行なうことができる。
図1は、本明細書に開示された実施の形態に従う、IC用のアーキテクチャ100を示す第1のブロック図である。アーキテクチャ100はたとえばICのフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)型の中に実施することができる。図示されるように、アーキテクチャ100はいくつかの異なる種類のプログラム可能回路、たとえばロジック、ブロックを含む。たとえば、アーキテクチャ100はたくさんの異なるプログラム可能タイルを含むことができ、これはマルチギガビットトランシーバ(MGT)101、構成可能論理ブロック(CLB)102、ランダムアクセスメモリブロック(BRAM)103、入出力ブロック(IOB)104、構成およびクロッキングロジック(CONFIG/CLOCK)105、デジタルシグナルプロセシングブロック(DSP)106、特殊I/Oブロック107(たとえば、構成ポートおよびクロックポート)、およびデジタルクロックマネージャ、アナログ−デジタルコンバータ、システムモニタリングロジックなどといった他のプログラム可能ロジック108を含む。
一部のICでは、各プログラム可能タイルは、プログラム可能インターコネクトエレメント(INT)111を含み、これは各隣接タイルの対応するINT111との標準化された入出力接続を有する。一部では、INT111はプログラム可能インターコネクションポイント(PIP)と呼ぶことができる。どの場合でも、INT111はまとめて、図示されるICのプログラム可能インターコネクト構造を実現する。各INT111は図1の上部に含まれる例によって示されるように、同じタイル内のプログラム可能論理素子に入出力される接続を含む。
たとえば、CLB102は、ユーザ論理を実施するためにプログラミングできる構成可能論理素子(CLE)112と、単一のINT111とを含むことができる。BRAM103は、1つ以上のINT111に加えて、BRAM論理素子(BRL)113を含むことができる。典型的に、タイルに含まれるINT111の数は、タイルの高さに依存する。図示される実施の形態において、BRAMタイルは5つのCLBと同じ高さを有するが、他の数(たとえば4個)をも用いることができる。DSPタイル106は、適切な数のINT111に加えて、DSP論理素子(DSPL)114を含むことができる。IOB104はたとえば、INT111の1つのインスタンスに加えて、2つのインスタンスのI/O論理素子(IOL)115を含むことができる。当業者にとって明らかなように、たとえばIOL115に接続される実際のI/Oパッドは、典型的にIOL115の領域に制限されない。
図1に示される例では、ダイの中央近くの列領域は、構成、クロック、および他の制御ロジックに用いられる。この列から延在する水平領域109を用いて、クロックおよび構成信号をプログラム可能ICの幅にわたって分散させる。図1に示されるアーキテクチャを用いる一部のICは、ICの大きな部分をなす正規の列構造を中断させる付加的論理ブロックを含む。付加的論理ブロックは、プログラム可能ブロックおよび/または専用回路であり得る。たとえば、PROC110として示されるプロセッサブロックは、CLBおよびBRAMのいくつかの列に跨る。
PROC110は、ICのプログラム可能回路を実現するダイの一部として製造されるハードワイヤードプロセッサとして実現することができる。PROC110は、さまざまな異なるプロセッサタイプおよび/またはシステムのいずれかを表わすことができ、その複雑性は個別のプロセッサ、たとえばプログラムコードを実行可能な1つのコアから、1つ以上のコア、モジュール、コプロセッサ、インターフェイスなどを有するプロセッサシステム全体までの範囲にある。
たとえばより複雑な配置において、PROC110は1つ以上のコア、たとえば中央処理ユニット、キャッシュメモリ、メモリコントローラ、ICのI/Oピン、たとえばI/Oパッドに直接結合する、および/またはICのプログラム可能回路に結合するよう構成可能である一方向性および/または双方向性インターフェイスを含むことができる。
「プログラム可能回路」は、IC内のプログラム可能回路素子、たとえばここに記載されているさまざまなプログラム可能または構成可能な回路ブロックまたはタイル、ならびにICにロードされる構成データに従ってさまざまな回路ブロック、タイル、および/またはエレメントを選択的に結合する相互接続回路を示し得る。たとえば、PROC110に対して外にある図1に示される部分は、ICのプログラム可能回路の一部として、またはそのものとして、考えることができる。
図1は、例示的アーキテクチャを示すことが意図され、これを用いてプログラム可能回路、たとえばプログラム可能ファブリックを含むIC、およびプロセッサシステムを実施することができる。たとえば、1列にある論理ブロックの数、列の相対的幅、列の数および順序、列に含まれる論理ブロックの種類、論理ブロックの相対的サイズ、および図1の上部に含まれる相互接続/論理実施は単なる例示である。
実際のICでは、CLBがあるところでは、CLBの2つ以上の隣接する列が典型的に含まれて、ユーザ回路設計の有効な実現を促進する。しかし、隣接するCLB列の数は、ICの全体の大きさに応じて変わり得る。さらに、IC内のPROC110の大きさおよび/または位置は、図示のためにあり、本明細書に開示されている1つ以上の実施の形態を限定するものではない。
図1を再度参照すると、プログラム可能回路は典型的に、プログラム可能エレメントがどのように構成されているかを規定する構成データのストリームを、内部構成メモリセルにロードすることによって、プログラミングされる。構成データはメモリ(たとえば、外部PROM)から読出す、または外部装置によってFPGAに書込むことができる。個別のメモリセルのまとまった状態は、FPGAの機能を定める。
FPGAはプログラマブルICの1つのタイプである。プログラマブルICの別のタイプは、複合プログラム可能論理回路、すなわちCPLDである。CPLDは、まとめて接続され、かつ相互接続スイッチマトリックスによってリソースを入出力(I/O)するための2つ以上の「機能ブロック」を含む。CPLDの各機能ブロックは、プログラム可能論理アレイ(PLA)およびプログラム可能アレイ論理(PAL)装置で用いられているものと類似している2−レベルのAND/OR構造を含む。CPLDにおいて、構成データは典型的に不揮発性メモリ内においてオンチップで保存される。一部のCPLDでは、構成データは不揮発性メモリにオンチップで保存され、次に初期の構成(プログラミング)シーケンスの一部として、揮発性メモリにダウンロードされる。
これらプログラム可能ICのすべてにおいて、装置の機能性は、当該目的のために装置に提供されるデータビットによって制御される。データビットは、揮発性メモリ(たとえば、FPGAや一部のCPLDのように静的メモリセル)内に、不揮発性メモリ(たとえば、一部のCPLDのようにフラッシュメモリ)内に、または他のタイプのメモリセル内に記憶することができる。
他のプログラム可能ICは、装置のさまざまなエレメントをプログラム可能に相互接続する、金属層のような処理層を適用することによってプログラミングされる。このようなプログラム可能ICは、マスクプログラマブルデバイスとして知られている。プログラム可能ICは、たとえばヒューズまたはアンチヒューズ技術を用いて、他の態様で実現することもできる。
「プログラム可能IC」の用語はこれらの装置を含むことができるが、これらの装置に限定されず、部分的にのみプログラム可能である装置をも包含する。たとえば、ある種のプログラム可能ICは、ハードコードされたトランジスタロジックおよびこのハードコードされたプログラム可能に相互接続するプログラム可能スイッチファブリックの組合せを含む。たとえば、少なくとも何らかのプログラム可能回路を含む特定用途向けIC(ASIC)は、プログラム可能ICであると考えられる。
図2は、本明細書に開示される別の実施の形態に従う、マルチダイIC構造のトポグラフィックビューを示す第2のブロック図である。一局面において、マルチダイIC構造200(IC構造200)は、単一のICパッケージ内に複数のダイを積上げるアプローチを示す。IC構造200は、シリコンインターポーザ(インターポーザ)205、ダイ210、およびダイ215を含むことができる。
インターポーザ205は、ダイ205および210を水平に積上げることができる平坦な表面を有するダイであり得る。示されるように、ダイ205および210は横並びで、インターポーザ205の平坦な表面に配置できる。図2内では2つの水平に積上げられたダイで実現されるが、IC構造200は3つ以上のダイが水平に積上げられて実現できる。別の実施の形態において、ダイ215はダイ210の上に縦に積上げることができる。さらに別の実施の形態において、インターポーザ205は2つの縦に積上げられたダイ間の中間層として用いることができる。その場合、インターポーザ205はマルチダイICパッケージ内において、縦に積上げられたダイを互いに分離することができる。
インターポーザ205は、マルチダイICの2つ以上のダイに対して、共通の取付面および電気接続点を提供し得る。インターポーザ205は、マルチダイICのダイ間の相互接続経路付け用の中間層として、または接地または電源面として働き得る。インターポーザ205はN型および/またはP型不純物でドーピングされているか否かに係わらず、シリコンウェハ基板で実施され得る。インターポーザ205の製造は、1つ以上の金属配線層の生成を可能にする1つ以上のさらなる処理工程を含むことができる。これら金属配線層は、アルミニウム、金、銅、ニッケル、さまざまなシリサイドなどを含むことができる。
インターポーザ205は、1つ以上の誘電層または絶縁層の堆積、たとえば二酸化ケイ素の堆積を可能にする1つ以上の付加的処理工程を用いて、製造することができる。さらに、インターポーザ205は、たとえばトランジスタ装置といったアクティブリソースの作成を可能にする1つ以上の付加的処理工程を用いて製造できる。上記のように、インターポーザ205は一般にダイであり、本明細書において以下でより詳細に説明するように、1つ以上のシリコン貫通電極(TSV)があることによって特徴付けられる。
「アクティブリソース」の用語は、個別のアクティブデバイスまたは個別のトランジスタやダイオードといった能動回路素子を指し得る。「アクティブリソース」の用語は、1つ以上のアクティブデバイスを含むより複雑な回路、たとえば回路ブロック、タイル、論理ブロック、相互接続回路,INT、プログラム可能相互接続点、機能ブロックなどをも指し得る。上記の異なる種類の回路は、一般に記載されているプログラム機能性を達成するために、少なくとも1つのアクティブデバイスを含む。なお、アクティブリソースは少なくとも1つのアクティブデバイスを含むことによって一般に特徴付けられるが、1つ以上の受動装置をも含むことができる。
IC構造200は図示のために提示され、本明細書に開示される実施の形態を制限するものではない。この点について、各ダイ210および215ならびにインターポーザ205は、さまざまな異なる形のいずれかで実現できる。たとえば、前に記載した機能性に加えて、1つ以上のインターポーザ205ならびにダイ210および/または215は、メモリ、プロセッサ、プログラム可能ICなどとして実現できる。IC構造200は、このような回路のさまざまな組合せを含むよう実現できる。
図において、ダイ210はプロセッサであり、ダイ215はメモリとして実現され得る。別の例では、ダイ210および215は両方ともプログラム可能IC(ダイ)として実現できる。さらに別の例では、多様な組合せの任意のものを実現することができ、インターポーザ205は、プログラム可能回路、メモリ、プロセッサ、他のアクティブリソースなどとして、またはこれらを含めるよう、構成できる。
図3は、本明細書に開示される別の実施の形態に従う、マルチダイIC構造の断面側面を示す第3のブロック図である。より特定的には、図3は図2の切断線2−2に沿ったIC構造200を示す。こうして、同様の参照符号は、できる限りにおいて、本明細書中では同じ項目を指すために用いられる。
図3を参照すると、各ダイ210および215は、はんだバンプ305を介してインターポーザ205に電気的に結合される。さらに、各はんだバンプ305はダイ210および215をインターポーザ205に物理的に接続するよう働くことができる。はんだバンプ305よって、インターポーザ205はダイ210に結合される。同様に、はんだバンプ305によって、ダイ215はインターポーザ205に結合される。
ダイ210および215のインターポーザ205への結合ははんだバンプ305によって達成されるが、インターポーザ205をダイ210および215に結合するために、他のさまざまな技術を用いることもできる。たとえば、ボンドワイヤまたはエッジワイヤを用いて、マルチダイICのダイを下のインターポーザに結合する。別の例では、粘着材を用いてダイ210および215をインターポーザ205に物理的に接着する。こうして、図3に示されるように、はんだバンプ305によるダイ210および215のインターポーザ205への結合は、図示のためのものであり、本明細書に開示される実施の形態に限定するものではない。
インターポーザ205内の相互接続材を用いて、ダイ間信号をダイ210と215との間で伝送することができる。たとえば、相互接続315を各はんだバンプ305Aおよび305Bに結合して、ダイ210をダイ215に接続し、それによりダイ210および215間のダイ間信号を交換可能にする。さらに、インターポーザ205はビア(示されていない)によってまとめて結合できる複数の導電層で実施できる。この場合、相互接続315はインターポーザ205内でビアを用いることにより、一緒に結合される2つ以上の導電層内に実現できる。インターポーザ205内において相互接続を実施するために複数の導電層を使用することにより、多くの信号を方向付けることができ、さらにインターポーザ205内においてより複雑な信号の経路付けを達成することもできる。
本明細書において、同じ参照符号は、端子、信号線、ワイヤ、およびその対応する信号を指すために用いられる。この点について、「信号」、「ワイヤ」、「接続部」、「端子」および「ピン」の用語は、本明細書において時には交換可能に用いられ得る。さらに、「信号」、「ワイヤ」などの用語は1つ以上の信号を表わす、たとえば1本のワイヤによる単一のビットの伝送、または複数の平行なワイヤによる複数の平行ビットの伝送を表わし得る。さらに、各ワイヤまたは信号は、場合によっては、信号またはワイヤによって接続される2つ以上のコンポーネント間の二方向性通信を表わし得る。
はんだバンプ320を用いて、IC構造200を表面335に電気的に結合することができる。表面335は、たとえばIC構造200が実施されるマルチダイICパッケージを表わし得る。はんだバンプ320はさらにIC構造200を、マルチダイICパッケージの外部ノードに直接結合できる。たとえば、はんだバンプ320を用いてインターポーザ205を表面335に物理的に接着する。TSV325は、導電性材で充填されると、インターポーザ205のほとんど、全部、または実質的に全部を通って延在する、縦に横断する電気接続を形成する。
TSV325は、インターポーザ205に開口を開けるまたはエッチングすることによって実現でき、開口は第1の平坦面、すなわちはんだバンプ305が結合される面から第2の平坦面、すなわちはんだバンプ320が結合される面に延在する。導電材はTSV325内に配置することができる。TSV325を充填するのに用いることができる導電材の例は、銅、アルミニウム、金、銅、ニッケル、さまざまなシリサイドなどを含むが、これらに限定されない。
TSV325ははんだバンプ325と併せて、ダイ210を表面335に結合する。上記のように、能動回路素子をインターポーザ205内に実現するために、1つ以上の付加的処理工程を用いることができる。マルチダイICでは一般に、相互接続およびTSVを取囲む部分を含めて、シリコンインターポーザのかなりの部分は、使用されずに残っている。本明細書に開示される実施の形態に従い、トランジスタおよびダイオードといったアクティブリソースは、他の態様では使用されないインターポーザ205の部分内に実現することができる。
図3に示されるように、インターポーザ205の第1の平坦面は、ダイ210および215と物理的に結合することができる。インターポーザ205の第2の平坦面は、面335と物理的に結合することができる。各ダイ210および215ならびに面335は、インターポーザ205と異なる熱膨張係数を有する材料を用いて実現することができる。その結果、各インターポーザ205、ダイ210および215、ならびに表面335は、温度変化を受けると、異なる割合で膨張し得る。
システム内で実施される場合、インターポーザ205、ダイ210および215ならびに表面335を含むICパッケージは、ICパッケージの外部温度の変化の影響を受け得る。さらに、電源投入された状態では、IC構造200内の回路素子は、インターポーザ205、ダイ210および215ならびに表面335の温度を変える熱を発生し得る。この温度変化は、各インターポーザ205、ダイ210および215ならびに表面335の継続した膨張および収縮をもたらし得る。
各ダイ210および215ならびに表面335はインターポーザ205と異なる熱膨張係数を有するので、各々はインターポーザ205と異なる割合で膨張および収縮する。各ダイ210および215ならびに表面335がインターポーザ205に物理的に結合された状態において、インターポーザ205、ダイ210および215ならびに面335間の異なる膨張および収縮割合は、それぞれのコンポーネントに力を付与することになる。これらの力は、インターポーザ205内での応力をもたらし、これはたとえばTSV325といった、インターポーザ205を通る開口を取囲む領域で増大し得る。
さらに、TSV325を充填するのに用いられた導電材は、インターポーザ205と異なる熱膨張係数を有し得る。その場合、各TSV325を充填するのに用いられる導電材は、インターポーザ205とは異なる割合で膨張および収縮し得る。その結果、導電材はTSV325からインターポーザ205にさらなる力を与え、それによりTSV325を取囲むインターポーザ205の領域への応力を増大させる。
図4は、本明細書に開示される別の実施の形態に従う、TSVを取囲むマルチダイICインターポーザ内の応力の例示的影響を示す第4のブロック図である。より特定的に、図4はマルチダイICのシリコンインターポーザ、たとえばインターポーザ205に与えられる力が、インターポーザ205の部分に対する応力をもたらし得る態様を示す。図4は、TSV325のように、TSVを取囲む領域に応力が集中する態様を示す。
前に説明したように、インターポーザ205を1つ以上の他のダイに物理的に結合することおよびICパッケージ化は、インターポーザ205への力の付与をもたらし得る。TSV325内の導電材も、インターポーザ205への力の付与をもたらし得る。これらの力は、インターポーザ205を実施するのに用いられた材料内に応力を発生させ得る。一般に、この応力はたとえばTSV325のように、インターポーザ205を通る開口を取囲むインターポーザ205内のおよび周りの領域において増大する。
力がどのようにインターポーザ205内に応力を生成されるかをよりよく示すために、図4は一軸力がインターポーザ205に与えられる一次元の場合を示す。実際には、三次元の力がインターポーザ205に付与可能であり、力はインターポーザ205の位置を規定する3本の直交軸に沿って、またはその間に、配向され得る。この点について、TSV325によって誘起された応力場は図4に示されるように線435に沿って外側への延在に限定されず、むしろ全方向で外向きに延在する。図4は尺度通りに描かれていない。図4は、TSV325のように、あるTSVを取囲む力をより明確に示すために描かれている。
図4を参照すると、一軸力がインターポーザ205の端415および420に沿って与えられる。インターポーザ205への力の付与は、インターポーザ205を実現するのに用いられた材料内での引張り応力を発生させる。インターポーザ205の端の領域に与えられる力は、各矢印405によって示される。インターポーザ205内にある引張り応力は、各矢印410によって示される。各矢印405の配向および長さは、インターポーザ205の端415および420に与えられる力の方向および大きさをそれぞれ示す。同様に、各矢印410の配向および長さは、インターポーザ205のさまざまな領域内に発生する応力の方向および大きさをそれぞれ示す。
力がインターポーザ205に与えられると、インターポーザ205を形成する材料での不連続、たとえばTSV325は、その不連続を取囲む領域での応力集中に影響する。その結果、インターポーザ205内にTSV325を含めることは、TSV325を取囲むインターポーザ205の領域での応力を増大させる。図4を参照すると、TSV325は、導電材で充填され、直径430を有する円形開口として実現される。
インターポーザ205内のTSV325があることによって生成された応力は、TSV325の開口の端で一般に集中し、線435に沿ってTSV325から離れるにつれ減少する。すなわち、インターポーザ205内の応力は、インターポーザ305に与えられる力の方向に対して垂直にTSV325を対称的に二等分する軸に沿って、すなわちこの場合は直径430および線435に沿って、インターポーザ205内で一番大きくなる。一般に、直径430に対して平行に、しかしその上または下にあるインターポーザ205の領域では、応力は正規化された態様で分散される。たとえば、インターポーザ205内の線440に沿った応力集中の大きさは、正規化されたかつ均等な分散応力に戻っている。
一般に、TSV325の端に沿った、点445および450での引張り応力集中は、以下の式によって表わすことができる:
σ3の式において、σ1は、たとえば線440に沿ったインターポーザ205内の均一な、または平均の、引張り応力を表わす。変数aは、力の方向に平行であるTSV325の半径である。変数bは、力の方向に対して垂直であるTSV325の半径である。TSV325のような実質的に円形なTSVでは、aの長さは、bの長さとほぼ等しい。したがって、式2b/aは、2の値になり、σ3=3σ1となる。σ3の式は、点445および450での引張り応力集中、すなわちσ3が、平均引張り応力のほぼ3倍であり、最大であることを示す。一般にΚtとして表わされる「応力集中係数」はΚt=σ3/σ1=3として定義することができる。
インターポーザ205内に増大した応力があることは、インターポーザ205内で実施されるアクティブリソースの性能に影響し得る。たとえば、応力はインターポーザ205内のアクティブリソース内でのキャリア移動性に変動を引起し得る。TSV325によって引起された応力である応力集中が、線435に沿ったTSV326を取囲む領域においてインターポーザ205内でより大きいことを考えると、線435に沿って存在するアクティブリソースの性能は、TSV325によって引起された増大した応力集中の結果、変動し得る。
上記のように、図4は端415および420に沿ってインターポーザ205に与えられる一軸力だけを示す。上記のように、インターポーザ205内にある実際の応力は、たとえばTSV325を有することによって生成または誘起された応力を含めて、すべての方向で外側に延在する。存在する応力の集中は、応力集中が平均の引張り応力レベルに達するまで、応力点測定がTSV325から離れるにつれ、減少する。一般に、応力集中またはレベルは1/Dの割合で減少し、ここでDはTSV325の境界からの距離である。たとえば、TSV325によって誘起された応力集中は、ほぼ点455および460で正規化された引張り応力レベルに達する。
従来の設計技術は、アクティブデバイスへの応力の衝撃を減少させるために立入り禁止区域(KOZ)の概念を利用する。KOZとは、アクティブリソースの動作特性が応力によって引起される劣化を避けるために、アクティブリソースが配置禁止とされる領域であって、TSVまたはたの応力誘起構造(応力誘起体)を取囲む、インターポーザ205のようなダイ内の特定領域を規定するものとして示される。こうして、KOZはアクティブリソースを欠いているといえる。たとえば、図4を参照すると、円形KOZ465は、TSV325を取囲むものとして規定できる。KOZはたとえば、点455と点460との間の距離によって規定される直径を有し、円形形状であり、TSV325の中心と同心であり得る。KOZ465内の領域は、インターポーザ205の領域であって、応力がKOZ465の外にある正規化された応力よりも高い領域を表わす。従来の設計技術は、KOZ465内にアクティブリソースを配置することを一般に避ける。
図4からわかるように、ダイ内のTSVの数が増加すると、規定された多くのKOZは、アクティブリソースを実現するためにダイで利用できる領域を著しく減少させる。さらに、2つ以上のTSVによって誘起される応力の重なりは、TSVによって誘起された応力を完全になくすことをますます難しくし得る。
本明細書に開示される1つ以上の実施の形態に従い、KOZ470のような断固たる(aggressive)KOZは、点475および480を通る、すなわち点475および480間の距離に等しい直径を有するものとして規定できる。一局面において、KOZ470は、アクティブリソースの1つ以上の動作特性の許容可能な劣化レベルに従い定義することができる。たとえば、KOZ470は、境界であって、その内側にあるアクティブリソースはたとえばトランジスタの駆動電流などといった1つ以上の選択された動作特性について、許容できない低いまたは劣化したレベルを有する境界として、規定できる。KOZ470の外側では、アクティブリソースは選択された動作特性の許容可能であるレベル、たとえばしきい値より上であるが、KOZ465の外にあるアクティブリソースの1つ以上の動作特性のレベルよりはまだ低いまたは劣化しているレベルを有することができる。KOZ470はたとえばある領域であって、その領域のすぐ外に、たとえば領域485として示され、断固たるKOZ470によって規定される境界とKOZ465によって規定される境界との間に実現されるアクティブリソースの選択された動作特性は、許容可能と見なされる所定の量または所定の割合だけ劣化している領域として規定することができる。
従来のKOZよりも小さい断固たるKOZを規定することにより、アクティブリソースを実現するのにより大きい面積のインターポーザ205が利用可能となる。インターポーザ205の領域485内の増大した応力は、そこに実現されるアクティブリソースに劣化をまだ引起し得る。この点について、応力の影響を含むアクティブリソースの分析、たとえば応力認識分析を行なって、TSV325のように応力を引起す原因となるIC構造に対してアクティブリソースをどれだけ近く実現するかを定めるために用いることができる。応力認識分析は、アクティブリソースの遅延を判断するために用いることができる。アクティブリソースの遅延は、たとえばアクティブリソースを増大した応力に晒した結果悪化または長くなり得る。こうして、アクティブリソースでの劣化は、配置および経路付けといった回路設計機能を実行する際に、応力分析によってわかった遅延情報を用いることにより、対処でき、場合によっては解消することができる。
例証として、マルチダイICが、たとえば1つ以上のTSVを含むプログラム可能ICとして設計される場合、たとえば物理的に設計される場合を考えてみる。アクティブリソース、たとえばアクティブデバイスを、どこで実現または形成するかを定めるために、さらに予め製造された回路ブロックといったより複雑なアクティブリソースをどこに配置するかを定めるために、応力認識分析を用いることができる。たとえば、TSVおよびアクティブリソース間の距離を定めることができる。一例として、TSVのような応力誘起構造からの距離は、応力を定量化するための代わりとして用いることができる、およびタイミングを含む、適切な動作特性を調整するために用いることができる。
後で、マルチダイIC構造が製造されてそのマルチダイIC構造内に回路設計を実現する場合、配置および経路付けといった作業も、応力を認識した態様で行なうことができる。たとえば、配置および経路付けのために応力認識タイミングモデルを用いることができ、それにより回路設計の特定の回路素子をマルチダイICのアクティブリソースに割当てる決定は、少なくとも部分的に、応力認識モデルに従い行なうことができる。別の例として、領域485のような領域内に配置されるアクティブリソースは、遅延などといった動作特性の観点からプロファイリングすることができる。
図5は、本明細書に開示される別の実施の形態に従う、マルチダイIC構造のトポグラフィックビューを示す第5のブロック図である。図5のマルチダイIC構造500(IC構造500)は、インターポーザ505、ならびにインターポーザ505の表面上に実現されるダイ510、515および520を含む。ダイ510−520は図2および図3を参照して説明したように、インターポーザ505の表面に実質的に結合することができる。上記のように、インターポーザ505はIC構造500のダイとしても考えられる。
図5は、インターポーザ505が結合される各ダイ510−520の外縁において、増大した応力集中を受けることを示す。TSVのように、インターポーザ505上の各ダイ510−520の端縁、たとえば外縁によって規定されるダイ取付境界は、インターポーザ505内において応力誘起構造として考えられる。こうして、ダイ510−520をインターポーザ505に物理的に取付けることは、たとえば外側境界525および内側境界530によって規定される領域内に増大した応力を生成する。外側境界525および内側境界530間のエリアまたは領域は、KOZ535として規定することができる。示されるように、KOZ535は各ダイ510−520の外縁を越えて、たとえば外縁から外方向に、延在する。さらに、KOZ535は各ダイ510−520の端の内側において、インターポーザ505内の中心に向かって内方向に延在する。
図5において、540と示されるインターポーザ505の部分は、各ダイ510および515の内側端縁間にあって、露出される、すなわちダイ510、515、または520のいずれか1つによって被覆されず、かつ網掛け領域として示される、インターポーザ505のストリップまたはチャネル部分に対応する。一局面において、チャネル540はKOZ535の一部として考えることができる。別の局面において、チャネル540は、KOZ535と別の、または中に含まれていないKOZであると考えられる。さらに別の局面において、チャネル540はKOZ535と別の、または中に含まれていないチャネルであって、正規化された応力よりも高い応力の領域であるとして考えられる。
同様に、545と示されるインターポーザ505の部分は、露出される各ダイ515および520の内側端間の、インターポーザ505のストリップまたはチャネル部分に対応する。一局面において、チャネル545はKOZ535の一部であると考えられる。別の局面において、チャネル545はKOZ535と別の、または中に含まれていないKOZであると考えられる。さらに別の局面において、チャネル545はKOZ535と別の、または中に含まれていない、正規化された応力よりも高い応力の領域であると考えられる。たとえば、チャネル540および545がKOZ535から除外されると、KOZ535は一般にインターポーザ505の外縁に沿って、たとえば平行にまたは近接した配置に制限される。したがって、正規化された応力よりも高い応力の領域および正規化された応力の領域の両方が、内側境界530内に存在し得る。同様に、正規化された応力よりも高い応力の領域および正規化された応力の領域の両方は、外側境界525の外側に存在することができる。ただし、インターポーザ505はダイ510−520に対して十分に大きく、正規化された応力の領域を含むよう外側境界525を越えて十分に遠くまで延在するものである。チャネル540および545が正規化された応力よりも高い応力を受ける領域であると考えられる場合,本明細書に記載されている回路設計によって、アクティブリソースをこのような領域に配置し、選択的に用いることができる。
図6は、本明細書に開示される別の実施の形態に従う、図5のインターポーザ505のトポグラフィックビューを示すダイ6のブロック図である。より特定的に、図6はインターポーザ505上のKOZ535の場所および位置付けを示す。ダイ510−520はKOZ535をより明確に示すために、省かれている。一実施の形態において、KOZ535の幅は、インターポーザ505に接続されるダイの数に依存し得る。たとえば、インターポーザ505に取付けられるダイの数が大きければ大きいほど、KOZ535の幅、たとえば図5に示される内側境界530と外側境界525との間の距離が、大きくなる。
KOZ535は、外側境界525において、インターポーザ505の外縁から所定の距離で始まり、内側境界530の所定の距離だけ内側に延在することによって特徴付けられる。たとえば、内側境界530と外側境界525との間で規定されるチャネル部は、矩形のリングを形成することができ、その中でインターポーザ505の上面に取付けられる各ダイの外側端がある。これについて、点線605は、インターポーザ505上の各ダイ510−520の外縁によって規定される、ダイ取付境界と呼ばれる境界を示す。TSVのようなダイ取付境界は、インターポーザ505の応力誘起構造であると考えられる。たとえば、点線605によって示されるダイ取付境界は、KOZ535の中央に、たとえば内側境界530と外側境界525の各々の半分のところにある。ダイ取付境界は、少なくとも示される特性の構成については、インターポーザ505と同心であり得る。別の実施例では、ダイ取付境界はKOZ535の中央に配置される必要はなく、インターポーザ505の表面に取付けられる各ダイのエッジに従う。このようなダイ取付境界の重なりは、均一でないKOZ形状またはリング構造をもたらし得る。
インターポーザ505を横断し、たとえば図5のチャネル540および545に平行な、ダイ取付境界の部分は、図示および明瞭性のために除去されている。しかし、各ダイ510−520は、インターポーザ505上のダイ510−520のそれぞれの端によって規定されるダイ取付境界を形成する。さらに、KOZ535は、単一のより大きいダイをインターポーザ505に取付けることにより、形成または誘起でき、取付けられた単一のダイの外側エッジは点線605によって規定される。
図4を参照して記載したKOZの場合と同様に、KOZ535は積極的に大きくされて、KOZ535の内側または外側の境界にすぐ隣接して位置付けられるアクティブリソースが増大した応力、たとえば正規化された応力集中より高い集中を受け得ることになる。たとえば、領域610または615内に位置付けられるアクティブリソースは、正規化された応力集中よりも高い応力集中を受け得る。しかし、領域620内に実現されるアクティブリソースは、正規化された応力集中を受け得る。
図7は、本明細書に開示される実施の形態に従う、応力認識分析を行なうためのシステム700を示す第7のブロック図である。一局面において、システム700はマルチダイIC構造に関する応力データを評価し、アクティブリソース、たとえばアクティブデバイスが、そのマルチダイIC構造内に実現できるまたは実現できない場所を定めることができる。別の局面において、システム700は応力を認識した態様で、マルチダイIC構造内での回路設計の実現に関する作業、たとえば配置、経路付けなどを行なうことができる。
システム700は、システムバス715を介してメモリエレメント710に結合される少なくとも1つのプロセッサ705を含むことができる。こうして、システム700はメモリエレメント710内にプログラムコードを格納することができる。プロセッサ705はシステムバス715を介してメモリエレメント710からアクセスされたプログラムコードを実行することができる。一局面において、システム700はたとえばプログラムコードを記憶および/または実行するのに適するコンピュータとして実施できる。しかし、システム700は本明細書に記載される機能を行なうことができるプロセッサおよびメモリを含むどのような形のシステムでも実現できる。
メモリエレメント710はたとえばローカルメモリ720および1つ以上のバルク記憶装置725といった、1つ以上の物理的メモリ装置を含むことができる。ローカルメモリ720は、プログラムコードの実際の実行の際に一般に用いられるランダムアクセスメモリまたは他の非永続型メモリ装置を指す。バルク記憶装置725はハードドライブまたは他の非永続データ記憶装置として実現できる。システム700は、実行の際にプログラムコードがバルク記憶装置725から引出される回数を減らすために、少なくとも一部のプログラムコードを一時的に記憶する1つ以上のキャッシュメモリ(図示されていない)をも含むことができる。
キーボード730、ディスプレイ735、およびポインティングデバイス(図示されていない)といった入出力(I/O)装置を任意にシステム700に結合することができる。入出力装置は直接または介在するI/Oコントローラによって、システム700に結合することができる。システム700が介在する私設または公共のネットワークによって他のシステム、コンピュータシステム、遠隔プリンタ、および/または遠隔の記憶装置に結合可能となるよう、ネットワークアダプタもシステム700に結合することができる。モデム、ケーブルモデム、およびイーサネット(登録商標)カードは、システム700で用いることができるネットワークアダプタの異なる種類の例である。
図7に示されるように、メモリエレメント710は応力分析モジュール740を記憶することができる。実行可能プログラムコードの形で実施される応力分析モジュール740は、システム700によって実行することができ、それゆえシステム700の一部として考えることができる。たとえば、応力分析モジュール740は、システム700で実行される電子設計自動化(EDA)ツールの一部として含まれる、または共同で用いることができる。
一局面において、応力分析モジュール740は、インターポーザといったダイに与えられる応力に関するデータを評価し、与えられる応力に関連して、または応力を誘起する、もしくはダイが受ける正規化された応力を超えるより多くの応力を誘起する、本明細書に記載される応力誘起構造に関連して、ダイ上のさまざまな場所に配置された場合の、アクティブリソースへの考えられる影響を定め、そのアクティブリソースは、アクティブデバイスであっても、または1つ以上のアクティブデバイスを含むより複雑な回路であってもよい。たとえば、応力分析モジュール740は、アクティブリソースの1つ以上の動作特性を予測する場合に、応力をパラメータとして含む1つ以上のアクティブリソースモデルを記憶することができる。これにより、応力分析モジュール740は、考えられ得る動作特性、たとえば、ダイ上のさまざまな場所に配置され、かつ変動する応力集中を受けるたとえばインターポーザといったアクティブリソースの遅延を予測することができる。
応力分析モジュール740によって使用されるデータは、多様な異なる技術のいずれかを用いて定めることができる。一例において、TSVといった構造またはインターポーザのダイ取付境界によって誘起された応力場は、所与のICパッケージについて力および派生する応力の大域解析を行なうことにより、定めることができる。力は数学的に形成された派生する応力場で予測または測定することができる。応力場は、たとえばICパッケージの各ダイ内において数学的にモデル化することができる。
ICパッケージ用に開発されたマクロモデルを適用してさらに分割し、ダイにわたって個々のアクティブデバイスのレベルでも回路ブロックのレベルでも、アクティブリソースに適用可能なマイクロモデルを提供する。たとえば全体のインターポーザにわたる応力の局所的影響を評価して、個々のTSVによって誘起された応力を、および/または1つ以上の異なるアクティブリソースに適用されたダイ取付境界によって誘起された応力を、予測することができる。一局面において、各アクティブリソースと応力誘起構造との間の距離を用いて、IC構造によって誘起され、アクティブリソースが受ける応力場を評価または判断する。
別の局面において、アクティブリソースに対する経験的データを定めることができ、これは1つ以上の異なる種類のアクティブリソースから変動する距離で配置されるさまざまな応力誘起構造で構成されるテスト構造から測定できる。たとえば、1つ以上の異なる種類のアクティブリソースを位置付ける1つ以上のテスト構造を製造することができ、そのアクティブリソースは、応力を誘起する構造、たとえば応力誘起体から異なる距離にある、個々のアクティブデバイス、特定の回路ブロック、プログラム可能エレメントなどであり得る。より複雑なアクティブリソースについて、アクティブリソースの1つ以上の動作特性の劣化を定めることができ、これはたとえば複雑なアクティブリソースのうちの1つ以上の、または各構成のアクティブリソースの1つ以上の動作特性の劣化の累積した影響として、定めることができる。別の実施例において、別のダイが取付けられるインターポーザの部分といった特定の構造から異なる距離にある1つ以上の異なる種類のアクティブリソースを位置付ける、1つ以上のテスト構造を製造することができる。アクティブリソースの1つ以上の異なる動作特性を測定することができる。
IC構造によって誘起された応力の関数として、異なる種類のアクティブリソースの1つ以上の動作特性の値を予測または推定するモデルを定式化することができる。ダイ取付境界によって誘起された応力は、TSVによって誘起された応力と異なることは理解されるべきである。アクティブリソースと対象の特定の構造、たとえば応力誘起体との間の距離は、応力の近似値としてまたは実際の応力測定値として、用いることができる。このような態様で、アクティブリソースの動作特性は、応力誘起IC構造からのアクティブデバイスの距離に基づき、推定することができる。それでも、距離の関数として、アクティブリソースへのTSVの影響は、距離を関数とした、アクティブリソースへのダイ取付境界の影響と異なり得る。
モデルに組込むことができるアクティブデバイスの動作特性の異なる種類の例は、アクティブデバイスの飽和電流、スルーレート、遅延などを含み得るが、これらに限定されない。たとえば、アクティブリソースの遅延は、アクティブリソースが増大した応力を受けることにより増えると予測される。アクティブリソースの劣化が最も高いのは、アクティブリソースが断固たるKOZのすぐ外に配置される場合であり得る。アクティブリソースが応力誘起構造から遠く離れれば離れるほど、およびそれゆえ断固たるKOZの境界から遠くなればなるほど、増大した応力を受けることに起因するアクティブリソースでの遅延の増加量(または他の動作特性の低下の量)は減り始める。一般に、増大した応力に起因する遅延劣化(たとえば遅延の増加)は、応力が低下するにつれ、したがってアクティブリソースと応力誘起構造との間の距離が増加するにつれ、低下する。
測定された動作特性はアクティブリソースの物理的特性と相関させることができる。たとえば応力誘起構造に対するアクティブリソースの配向、アクティブリソースの幅、アクティブリソースの長さと相関させることができ、ここでアクティブリソースはN型装置でもP型装置でもあり得る。実際のシリコンプロトタイプ構造から測定されたデータを用いて、IC開発、回路設計、ならびにシミュレーションおよび/または最適化のために用いることができるモデルを生成することができる。
応力関連データが定められる態様と無関係に、結果の応力関連データを用いて、本明細書に記載される回路構造といった応力誘起体によって引起される応力によって影響されるアクティブリソースの行動をモデル化する。もたらされるモデルは、応力誘起回路構造に関連してアクティブデバイスをどこに実現するか、たとえばIC開発および製造のためにアクティブデバイスをどれだけ応力誘起構造の近くに配置することができるかを定めるために用いることができ、さらにたとえば回路設計の配置および/または経路付けといった、IC構造内での回路設計を実現するために用いることができる。
図8は本明細書に開示される別の実施の形態に従う、IC構造用の物理的設計の方法800を示す第1のフローチャート図である。図8はアクティブリソースを実現または作成する際にダイの利用可能領域を増やすために、KOZの大きさを減らすために用いることができる汎用方法を表わす。方法800は、IC製造または作成システムおよび/またはICテスティングおよび測定システム向けに、たとえば制御システムとして、図7を参照して記載したシステムと組合せて実現することができる。
ステップ805において、システムは応力関連データに基づき、断固たるKOZルールを定めることができる。KOZルールは、応力誘起IC構造を取囲むより小さいKOZを特定するために作成することができる。KOZルールに従ってより小さいKOZを指定することにより、アクティブリソースは応力誘起構造体により近く実現することができる。従来の大きさのKOZの場合よりもより高い応力を受けるICの領域に配置されたことによって起こり得る、たとえば領域485、610または615といった領域内に配置されることにより起こり得る、アクティブリソースの劣化は、たとえば回路設計の配置および経路付けの際に後で用いることができるアクティブリソース用に開発されたタイミングモデルでの劣化を考慮することにより、解消または補償することができる。
ステップ810において、ICの物理的設計は、断固たるKOZルールを用いることによって行なうことができる。断固たるKOZルールにより、他の態様よりも大きい応力を受けるICの領域内、たとえば積極的に大きさが定められたKOZの外および従来の大きさのKOZ内に、アクティブリソースを実現することができるようになる。
ステップ815において、システムはたとえばアクティブリソースを含めて、作成されるIC構造のリソース用のタイミングモデルを定めることができる。タイミングモデルは、数学的モデルによって、テスト構造の実際の測定値によって、またはその両方を組合せて、上記に従い開発することができる。タイミングモデルは、より高い応力集中を受けることによって影響される、ICのアクティブリソースを含むリソースの遅延を反映することができる。
上記のように、アクティブリソースと応力誘起構造体との間の距離は、応力の代りとして用いることができる。この点について、距離をモデルの中に組込んで、アクティブリソースがしきい値の距離よりも大きく応力誘起構造体から離れて位置付けられると、アクティブリソースのモデルは応力によって影響されない。しきい値距離よりも短い距離の場合、たとえば領域485、610または615のいずれかの領域内の場合、距離はモデルに従って計算される遅延といった動作特性に影響する。別の実施例では、非応力認識モデルおよび応力認識モデルを用いることができる。ダイに対する正規化された応力よりも高い応力集中またはレベルを受けると判断されたアクティブリソース、たとえば領域485、610または615のいずれかの中に配置されたアクティブリソースには、応力認識モデルを用いることができる。正規化された応力よりも高い応力を受けないと判断されたアクティブリソースには、非応力認識モデルを用いることができる。どちらの場合でも、IC構造のリソースの遅延は、上記のように、応力認識情報を用いて定めることができる。
どちらの場合でも、上記のモデルを用いて遅延は計算または推定することができる。IC構造の異なるリソース、たとえばアクティブリソースの遅延は、EDAツール内で、後で使用するために記憶することができる。たとえば、プログラム可能エレメント、論理ブロック、INTおよび/またはPIPといった経路付けリソースの応力認識遅延を定めることができる。所与のアクティブリソース用に用いられた特定の遅延(たとえば、場合によってはモデル)は、そのアクティブリソースの場所および応力誘起構造までのアクティブリソースの距離に従い、変わり得る。
図9は本明細書に開示される別の実施の形態に従う、回路設計の方法900を示す第2のフローチャート図である。方法900は、図7を参照して記載したシステム700といったシステムによって実行することができる。
当該システムは、回路設計のエレメントをICの特定のアクティブリソースに置くプロセスを始めることができる。方法900は、たとえば技術マッピングおよびパッキングといった機能が実行されたと推定する。ステップ905において、当該システムはICの特定のアクティブリソースに配置されるべき、たとえば割当てられるべき、回路設計のエレメントを選択することができる。
ステップ910において、当該システムは選択された回路エレメントを割当てることができる1つ以上の候補のアクティブリソースを定めることができる。回路設計のエレメントを割当てることができるアクティブリソースを選択するに当たり、当該システムは上記のように応力認識モデルを用いて計算された遅延を用いることができる。正規化された応力よりも高い応力を受けないアクティブリソースでは、従来の遅延を用いることができる。この点について、当該システムは正規化された応力集中よりも高い応力の領域内に配置されないアクティブリソース、正規化された応力集中よりも高い応力の領域内に配置されるアクティブリソース、またはその両方の組合せを特定することができる。
一局面について、アクティブリソース候補を考慮する場合、領域485、610、および/または615といった領域の外に位置付けられるアクティブリソースだけを対象とすることができる。たとえば、回路設計の1つ以上のエレメントにタグを付ける、または臨界であると特定することができる。たとえば仕様書に従ったタイミングが一致しない、臨界的なタイミングを有して信号経路上にあるまたは沿うものとして特定されるエレメントは、臨界であると特定され得る。ある信号によって結合される、たとえばネットによって結合される、遊びがない、またはしきい値よりも低い遊びの量を有する、2つのフリップフロップ回路エレメントは、臨界であると考えられる。別の局面において、最悪の場合の信号経路と比較した、2つのエレメント間の推定された遅延を比較して、臨界性を定めることができる。いずれの場合でも、配置の際、システムは臨界であると特定されたエレメントが、正規化された応力集中より高い応力を受けるアクティブリソースに、たとえば領域485、610、および/または615といった領域に配置されるアクティブリソースに、割当てられることを防止できる。別の局面において、回路設計のタイミング要件が満たされる限りにおいて、応力誘起構造に十分に近くにあるアクティブリソースであって、悪化した遅延を有するアクティブリソースであっても、用いることができるし、臨界であると特定されたエレメントまたは臨界であると特定されていないエレメントが割当てられ得る。
ステップ915において、システムは回路設計の選択されたエレメントを、候補のアクティブリソースのいずれかに、少なくとも部分的に、遅延により、割当てることができる。エレメントが選択された候補のアクティブリソースに割当てられるか否かを判断するのに用いられる特定のモデルまたは動作特性は、それぞれの候補のアクティブリソースの場所に応じて、たとえば応力認識であるか否かに応じて、変わり得る。ステップ920において、システムは回路設計のさらに他のエレメントを配置しなければならないか否かを判断する。回路設計の少なくとも1つの付加的エレメントを配置しければならない場合、方法900はステップ905にループして、エレメントの処理を続けることができる。配置するべき回路設計のエレメントがそれ以上残っていない場合、方法900はステップ925に進む。
ステップ925において、システムは経路付ける回路設計の信号を選択することができる。ステップ930において、システムはアクティブリソース用の遅延情報を用いて、信号用の経路を定めることができる。たとえば、特定の経路を用いる遅延は、INTやPIPといったアクティブリソースが受ける応力に従い変わり得る。正規化された応力よりも高い応力を受ける、たとえば領域485、610または615といった領域に配置されるこのようなアクティブリソースを用いる経路は、正規化された応力を受けるアクティブリソースよりも大きな遅延を有し得る。
特定の信号用の経路を定める際、システムは用いられるアクティブリソースの利用可能な遅延情報を用いて経路を定め、タイミング要件が満たされることを確実にする。この点について、信号用の経路を形成および選択する際、システムは正規化された応力集中より高い応力を受ける領域内に配置されないアクティブリソース、正規化された応力集中より高い応力を受ける領域内に配置されるアクティブリソース、またはこの両方を組合せたアクティブリソースを、特定することができる。別の実施例において、臨界であると判断された信号について、タグが付けられたものであっても他の態様で特定されたものであっても、システムは経路付けの際、増大した応力を受けることによる遅延劣化を有する任意のアクティブリソースを用いて先んずることができる。いずれの場合でも、選択された信号の最終の経路を評価して、タイミングの制約または目標が、適切なモデルおよび/または遅延、たとえば応力認識情報を用いて、合うことを確実にする。
ステップ935において、システムは経路付けられるために回路設計の付加的信号が残っているかどうかを定めることができる。少なくとも1つの付加的信号を経路付けなければならない場合、方法900はステップ925にループバックする。経路付けるべき他の信号が残っていない場合、当該方法は最終の回路設計で終了することができ、これは方法900によって生成されるすべての配置および/または経路情報が中に記憶されていることを含む。
図8および図9に示される方法は、図示のために提示され、実施の形態は本明細書に開示されているものに制限するものではない。各方法は、アクティブリソースの実現およびアクティブリソースを用いる回路設計についての決定を知らせるために、応力情報の使用についてここに開示されている局面を示す汎用的例として働く。本明細書に記載されている技術は、ここに例示的に示されるものを超えて、他の種類のIC設計および回路設計実現技術にも適用できる。
図面のフローチャートは、本明細書に開示される1つ以上の実施の形態に従う、システム、方法およびコンピュータプログラムプロダクトの可能な実現についてのアーキテクチャ、機能性および動作を示す。この点について、フローチャートの各ブロックは、モジュール、セグメント、またはコードの一部を表わすことができ、これは特定の論理関数を実施する実行可能なプログラムコードの部分を含む。
一部の代替の実施では、ブロックに示される機能は図面に示される順序とはずれて起こり得る。たとえば、連続して示される2つのブロックは、実際には、関与する機能性に応じて、実質的に平行に実行され得る、またはブロックは逆の順序で実行されることもある。さらに、フローチャート図の各ブロック、およびフローチャート図のブロックの組合せは、特定の機能または動作を行なう特定用途ハードウェアベースのシステムによって、または特定用途ハードウェアおよび実行可能命令の組合せによって、実現できる。
1つ以上の実施の形態は、ハードウェアで、またはハードウェアおよびソフトウェアの組合せで、実現できる。1つ以上の実施の形態は、1つのシステムの中央集中化した態様で、または異なるエレメントがいくつかの相互接続されたシステムにわたって広がっている分散した態様で、実現できる。ここに記載される本方法の少なくとも一部を行なうよう適合された任意の種類のデータ処理システムまたは他の装置は適する。
1つ以上の実施の形態はここに記載される方法の実施を可能にする特徴すべてを含む、コンピュータプログラムプロダクトとしてデバイス内に組込まれ得る。デバイスはデータ記憶媒体、たとえば一時的でないコンピュータ使用可能またはコンピュータ読取可能媒体であって、メモリおよびプロセッサを含むシステムにロードおよび実行されると、当該システムに本明細書に記載されている機能の少なくとも一部を実行させるプログラムコードを記憶するものを含む。データ記憶媒体の一例として、光媒体、磁気媒体、光磁気媒体、ランダムアクセスメモリといったコンピュータメモリ、たとえばハードディスクなどのバルク記憶装置を挙げるが、これらに限定されない。
「コンピュータプログラム」、「ソフトウェア」、「アプリケーション」、「コンピュータ使用可能プログラムコード」、「プログラムコード」、「実行可能コード」、その修飾変形およびまたは組合せは、ここにおいて一連の命令の任意の式、言語、コードまたは表記を意味するものであり、当該一連の命令は、情報処理機能を有するシステムが、直接に、または:a)他の言語、コードまたは表記への変換;b)異なる材料形式での再生の一方または両方を行なったあとで、特定の機能を実行することが意図されている。たとえば、プログラムコードは、サブルーチン、機能、プロシージャ、オブジェクトメソッド、オブジェクトインプリメンテーション、実行可能アプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ/動的ロードライブラリ、および/またはコンピュータシステムでの実行向けに設計された命令の他のシーケンスを含むが、これに限定されない。
ここで用いられるaおよびanは単数および複数のものとして規定される。ここで用いられる「複数」の用語は2つまたは3つ以上として規定される。ここで用いられる「他の」の用語は、少なくとも第2の、またはそれ以上のものとして規定される。ここで用いられる「含む」および/または「有する」の用語はcomprising、すなわちオープン言語として規定される。ここで用いられる「結合」の用語は、接続されたものとして、介在するエレメントがなく直接に、または特にそうでないと示されない限り、1つ以上の介在するエレメントによって間接的に、接続されるものとして規定する。2つのエレメントは、機械的に、電気的に、または通信チャネル、経路、ネットワークもしくはシステムを介して通信態様で結合され得る。
本明細書に開示されている実施の形態は、その基本的属性の精神から逸脱することなく、他の形で実現できる。したがって、実施の形態の範囲を示すものとして、参照は上記の明細書本文ではなく、特許請求の範囲になされるべきである。

Claims (15)

  1. インターポーザを含む集積回路(IC)に係わる回路設計の方法であって、前記方法は
    IC(200、500)内に実現され、インターポーザ(205、505)への正規化された応力量を超える量の応力を受けるインターポーザの区域(465、470、535)内におけるアクティブリソースを特定することと、
    IC内に実現される回路設計の応力認識分析に従い、IC内に実現する回路設計のエレメントを、アクティブリソースに選択的に割当てることとを備え、
    他の区域(620)は、前記他の区域内の実質的に正規化された応力によって特徴付けられる、方法。
  2. 前記アクティブリソース用に応力認識タイミングモデルを用いることをさらに備える、請求項1に記載の方法。
  3. 前記アクティブリソース用の前記応力認識タイミングモデルは、アクティブリソースと正規化された応力量を超える量の応力が少なくとも部分的に帰属する応力誘起体(325、605)との間の距離に依存する、請求項2に記載の方法。
  4. 前記応力誘起体は、シリコン貫通電極(TSV)(325)、またはインターポーザのダイ取付境界(605)である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記アクティブリソースが応力誘起体から所定の距離内にあることを判断し、それに応答して、前記応力誘起体からの距離を関数として、前記アクティブリソースの動作特性を定めることをさらに備える、請求項3または4に記載の方法。
  6. 前記アクティブリソースを用いる場合の前記回路設計のタイミングは臨界ではないとの判断に応答して、回路設計のエレメントを実現するためにだけアクティブリソースを用いることをさらに備える、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 集積回路(IC)であって、
    応力誘起構造(325、605)を含むインターポーザ(205、505)を備え、
    前記インターポーザは
    第1の区域(465、470、535)を含み、第1の区域内の実質的に正規化された応力によって特徴付けられ、さらに
    前記応力誘起構造によって誘起される第2の区域(620)を含み、前記第2の区域全体において正規化された応力よりも高い応力によって特徴付けられ、さらに
    前記第2の区域内に配置されるアクティブデバイスを備える、集積回路(IC)。
  8. 前記応力誘起構造体は、シリコン貫通電極(TSV)(325)を含む、請求項7に記載のIC。
  9. 前記第2の区域は前記TSVを包含し、前記第1の区域は前記第2の区域を包含する、請求項8に記載のIC。
  10. 前記インターポーザの表面に取付けられる第1のダイ(210、510)をさらに備え、
    前記応力誘起構造は、前記インターポーザ上の前記第1のダイの外縁によって規定されるダイ取付境界(605)を含み、
    前記インターポーザは、前記ダイ取付境界内の内側境界(530)と前記ダイ取付境界の外にある外側境界(525)とによって規定される立入り禁止区域(535)を含む、請求項7から9のいずれか1項に記載のIC。
  11. 前記第2の区域は前記内側境界内にある、請求項10に記載のIC。
  12. 前記第2の区域は前記外側境界を包含する、請求項10に記載のIC。
  13. 前記第1の区域は、前記内側境界内にあり、前記第2の区域に囲まれる、請求項10に記載のIC。
  14. 前記インターポーザの表面上の第1のダイ(210、510)と、
    前記インターポーザの表面上の第2のダイ(215、515)とをさらに備え、
    前記第1のダイおよび第2のダイは所定の距離で隔離されて、前記第1のダイと前記第2のダイとの間で、インターポーザのチャネル(540)を露出させ、
    前記応力誘起構造は前記インターポーザ上の前記第1のダイおよび前記第2のダイの各々の外縁によって規定されるダイ取付境界(605)を含み、
    前記第2の区域は前記第1のダイおよび前記第2のダイ間のインターポーザのチャネルを含む、請求項7から9のいずれか1項に記載のIC。
  15. 前記インターポーザの表面上の第1のダイ(210、510)と、
    前記インターポーザの表面上の第2のダイ(215、515)とをさらに備え、
    前記第1のダイおよび第2のダイは所定の距離で隔離されて、前記第1のダイと前記第2のダイとの間で、インターポーザのチャネル(540)を露出させ、
    前記応力誘起構造は前記インターポーザ上の前記第1のダイおよび前記第2のダイの各々の外縁によって規定されるダイ取付境界(605)を含み、
    前記第1のダイおよび前記第2のダイ間のインターポーザの前記チャネルは立入り禁止区域である、請求項7から9のいずれか1項に記載のIC。
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