JP2020096021A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device capable of increasing the number of wires connecting chips.SOLUTION: A semiconductor device includes first to third chips arranged on a substrate, and in a plan view, the first chip is adjacent to the second chip, the third chip is adjacent to the second chip, the substrate is arranged so as to face the first chip through an empty area surrounded by the sides of the first to third chips and exposed from the first to third chips, and a first signal line that connects the first chip and the third chip is wired in the empty area.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、半導体装置に関する。 The present disclosure relates to semiconductor devices.

基板上に複数のチップを搭載したマルチチップモジュール方式の半導体装置が知られている。例えば、複数のチップを回路基板上に並べたマルチチップモジュールでは、チップ間は、基板の配線層に形成される配線を使用して接続される。 A multi-chip module type semiconductor device in which a plurality of chips are mounted on a substrate is known. For example, in a multi-chip module in which a plurality of chips are arranged on a circuit board, the chips are connected using wires formed in a wiring layer of the board.

特開平9−64269号公報JP, 9-64269, A

複数のチップ間を相互に接続する場合、例えば、対向する辺の間に設けられる配線により接続することが可能であるが、チップの配置領域の対角線上に位置するチップ間は、配線の配置が困難となる場合がある。 When connecting a plurality of chips to each other, for example, it is possible to connect by wiring provided between opposite sides, but wiring is not arranged between chips located on a diagonal line of a chip placement region. It can be difficult.

そこで、本発明の実施形態の半導体装置は、基板上に配置される第1から第3のチップを有し、平面視において、前記第1のチップは、前記第2のチップと隣接し、前記第3のチップは、前記第2のチップと隣接し、前記基板の、前記第1から第3のチップの辺により囲繞され前記第1から第3のチップから露出した空き領域を介して前記第1のチップに対向するよう配置されており、前記第1のチップと前記第3のチップを接続する第1の信号線が前記空き領域に配線されている。 Therefore, the semiconductor device of the embodiment of the present invention has first to third chips arranged on a substrate, and the first chip is adjacent to the second chip in plan view, and The third chip is adjacent to the second chip, and the third chip is surrounded by the sides of the first to third chips of the substrate, and the third chip is exposed through the empty region exposed from the first to third chips. A first signal line, which is arranged so as to face one chip and connects the first chip and the third chip, is laid in the empty area.

本発明の一実施形態における半導体装置の例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of a semiconductor device in one embodiment of the present invention. 図1のチップ内に設けられる回路の例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of a circuit provided in the chip of FIG. 1. FIG. 比較例として、4つのチップの角部を互いに近づけて配置した他の半導体装置において、基板の対角線上に位置する2つのチップを信号線で接続する例を示す説明図である。As a comparative example, in another semiconductor device in which the corners of four chips are arranged close to each other, it is an explanatory diagram showing an example in which two chips located on the diagonal of the substrate are connected by signal lines. 本発明の別の実施形態における半導体装置の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the semiconductor device in another embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、信号線を示す符号は、信号名(データ名)としても使用される。また、以下では、特別に記載しない限り、平面視(例えば、図1に示す基板BRDと基板BRD上に配置・実装された4つのチップCP(CP1−CP4)とが重なる方向に見た場合)においての説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the code indicating the signal line is also used as a signal name (data name). Further, in the following, unless otherwise specified, in plan view (for example, when viewed in a direction in which the board BRD shown in FIG. 1 and the four chips CP (CP1-CP4) arranged and mounted on the board BRD overlap) Will be explained.

図1は、本発明の一実施形態における半導体装置の例を示すブロック図である。図1に示す半導体装置SEM1は、平面視において矩形上の基板BRD上に配置された第1のチップから第4のチップである4つの半導体チップCP(CP1−CP4)を有している。各チップCPは、長方形形状であり、2つの長手の辺と2つの短手の辺とを有している。また、各チップCPにおいて基板BRDに対向する裏面には、複数のバンプBPが形成されている。なお、図1では、説明を分かりやすくするため、各チップCPの裏面と表面とを区別することなくバンプBPを記載している。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device SEM1 illustrated in FIG. 1 includes four semiconductor chips CP (CP1 to CP4) which are the first to fourth chips and are arranged on the rectangular substrate BRD in plan view. Each chip CP has a rectangular shape and has two long sides and two short sides. Further, a plurality of bumps BP are formed on the back surface of each chip CP facing the substrate BRD. Note that in FIG. 1, the bumps BP are illustrated without distinguishing the back surface and the front surface of each chip CP for the sake of easy understanding.

換言すると、図1に示す半導体装置SEM1は、基板上に配置される第1から第4の4つのチップを有し、平面視において、前記第1のチップは、第2のチップと隣接している。また、第3のチップは、第2のチップと隣接し、2つの前記チップにそれぞれ隣接するとともに、前記基板の、第1から第3のチップの辺により囲繞され前記第1から第3のチップから露出した空き領域を介して第1のチップに対向するよう配置されている。そして、空き領域を介して対向する第1のチップと第3のチップを接続する第1の信号線が空き領域に配線されている。 In other words, the semiconductor device SEM1 shown in FIG. 1 has the first to fourth chips arranged on the substrate, and the first chip is adjacent to the second chip when seen in a plan view. There is. The third chip is adjacent to the second chip, is adjacent to the two chips, respectively, and is surrounded by the sides of the first to third chips of the substrate, and the first to third chips are surrounded. It is arranged so as to face the first chip through an empty area exposed from. Then, a first signal line connecting the first chip and the third chip facing each other through the empty area is wired in the empty area.

さらに、第4のチップは、第1のチップと第3のチップに隣接しており、空き領域は前記第1から第4のチップに囲繞されて露出している。本明細書において、「囲繞」とは、ある程度の範囲の外周を取り囲まれていることを指し、完全に包囲されていることに限られない。つまり、図1においては、基板BRDの4つのチップCP1−CP4により取り囲まれた略長方形の範囲SPが空き領域であるが、空き領域SPの外周部の一部にチップCPの辺が存在しない場合であっても、本発明の範囲に含まれる。 Furthermore, the fourth chip is adjacent to the first chip and the third chip, and the empty area is exposed by being surrounded by the first to fourth chips. In the present specification, the term "surrounding" means that the outer circumference of a certain range is surrounded, and is not limited to being completely surrounded. That is, in FIG. 1, a substantially rectangular range SP surrounded by the four chips CP1 to CP4 of the substrate BRD is a free area, but there is no edge of the chip CP in a part of the outer peripheral portion of the free area SP. Even within the scope of the present invention.

4つのチップCP1−CP4は、それぞれ長手の辺方向の向きDIRを90度ずつ変えて矩形状の基板BRD上に配置され、基板BRDの4つの辺の各々に対向する2つのチップCPの長手の辺と短手の辺とが同一線上に位置している。換言すれば、各チップCPにおいて、長手の辺の一方は、隣接するチップCPの短手の辺の一方に対向し、長手の辺の他方は、基板BRDの外周に対向している。また、各チップCPにおいて、短手の辺の一方は、隣接する別のチップCPの長手の辺の一方に対向し、短手の辺の他方は、基板BRDの外周に対向している。 The four chips CP1 to CP4 are arranged on the rectangular substrate BRD by changing the longitudinal direction DIR by 90 degrees, and the four chips CP1 to CP4 are arranged on the four sides of the substrate BRD. The side and the short side are on the same line. In other words, in each chip CP, one of the long sides faces one of the short sides of the adjacent chips CP, and the other of the long sides faces the outer periphery of the substrate BRD. In addition, in each chip CP, one of the short sides faces one of the long sides of another adjacent chip CP, and the other of the short sides faces the outer periphery of the substrate BRD.

さらに換言すれば、第1のチップCP1の長手の辺の1つは第2のチップCP2の短手の辺の1つに対向し、第2のチップCP2の長手の辺の1つは第3のチップCP3の短手の辺の1つに対向し、第3のチップCP3の長手の辺の1つは第4のチップCP4の短手の辺の1つと対向し、第4のチップCP4の長手の辺の1つは第1のチップCP1の短手の辺の1つと対向している。 In other words, one of the long sides of the first chip CP1 faces one of the short sides of the second chip CP2, and one of the long sides of the second chip CP2 is the third side. Of one of the short sides of the third chip CP3, one of the long sides of the third chip CP3 faces one of the short sides of the fourth chip CP4, and One of the long sides faces one of the short sides of the first chip CP1.

本実施形態では、空き領域SPを介して対向する第1のチップCP1の辺と第3のチップCP3の辺、第2のチップCP2の辺と第4のチップCP4の辺がそれぞれ平行となるよう配置されている。 In this embodiment, the sides of the first chip CP1 and the sides of the third chip CP3, and the sides of the second chip CP2 and the sides of the fourth chip CP4, which face each other through the empty area SP, are parallel to each other. It is arranged.

すなわち、チップCP1−CP4の配置領域である基板BRDの中央部には、チップCP1−CP4が配置されない空き領域SPが設けられている。このように、基板BRDの各辺に対向する2つのチップCPの辺を揃えて、チップCPを基板BRD上に配置することで、チップCPの配置領域の大きさ、本実施形態においては基板BRDの大きさを小さくできる。この結果、半導体装置SEM1のコストを削減することができる。また、基板BRDの大きさを小さくすることで、半導体装置SEM1が搭載されるプリント基板等の大きさを小さくすることができ、半導体装置SEM1を含むシステムのコストを削減することができる。 That is, the empty area SP in which the chips CP1 to CP4 are not arranged is provided in the central portion of the substrate BRD which is the arrangement area of the chips CP1 to CP4. As described above, by arranging the sides of the two chips CP facing the respective sides of the substrate BRD so as to be aligned and disposing the chips CP on the substrate BRD, the size of the arrangement region of the chips CP, that is, the substrate BRD in the present embodiment. The size of can be reduced. As a result, the cost of the semiconductor device SEM1 can be reduced. Further, by reducing the size of the substrate BRD, it is possible to reduce the size of the printed circuit board or the like on which the semiconductor device SEM1 is mounted, and it is possible to reduce the cost of the system including the semiconductor device SEM1.

長手の辺と短手の辺とが互いに隣接する2つのチップCPは、各チップCPに形成されるバンプBPを基板BRDに形成された信号線S(配線)に接続することで、相互に接続される。この際、信号線Sを長手の辺と短手の辺の直交方向に配線することで、長手の辺と短手の辺との対向部分の長さに対応する本数の信号線Sを設けることができる。 The two chips CP whose long sides and short sides are adjacent to each other are connected to each other by connecting the bumps BP formed on each chip CP to the signal lines S (wiring) formed on the substrate BRD. To be done. At this time, the signal lines S are arranged in a direction orthogonal to the long side and the short side to provide the number of signal lines S corresponding to the length of the facing portion of the long side and the short side. You can

また、空き領域SPを介して対向する2つのチップCPは、各チップCPに形成されるバンプBPを空き領域SPに形成された信号線S(配線;第1の信号線、第2の信号線)に接続することで、相互に接続される。この際、信号線Sを、チップCPの空き領域SPに隣接している(つまり、空き領域SPを介して別のチップCPと対向している)辺と直交する方向(すなわち、空き領域SPを介して対向するチップCPの部分辺に向かう方向)に配線することで、チップCPの空き領域と隣接している辺(以下、部分辺)に信号線Sを配置することができる。 Further, the two chips CP facing each other through the empty area SP have the signal lines S (wiring; first signal line, second signal line) formed with the bumps BP formed on each chip CP in the empty area SP. ) Is connected to each other. At this time, the signal line S is orthogonal to the side adjacent to the empty area SP of the chip CP (that is, facing the other chip CP via the empty area SP) (that is, the empty area SP is By wiring in a direction toward a partial side of the chip CP that faces through the signal line S, the signal line S can be arranged on a side (hereinafter, a partial side) adjacent to the empty area of the chip CP.

すなわち、この実施形態では、空き領域SPを介して対向するチップCP間の接続は、長手の辺と短手の辺とが互いに隣接するチップCP間の接続と同様の手法で行うことができる。これは、空き領域SPを設けることで、チップCPに互いに対向する部分にある程度の長さを有する部分辺を形成することができ、部分辺と部分辺の間に、直交する方向に信号線Sを配置できるためである。 That is, in this embodiment, the connection between the chips CP facing each other through the empty area SP can be performed by the same method as the connection between the chips CP in which the long side and the short side are adjacent to each other. This is because the provision of the vacant region SP allows the formation of partial sides having a certain length in the portions facing each other on the chip CP, and between the partial sides, the signal lines S are arranged in the orthogonal direction. This is because they can be placed.

したがって、空き領域SPを介して対向するチップCP間を接続する信号線Sの数を、空き領域SPを設けない場合に比べて増加させることができる。この結果、4つのチップCP間で、同等の情報量のデータを相互に通信することが可能になる。例えば、各チップCP1−CP4に搭載される複数の演算器を用いて演算を実行する場合、演算器で使用するデータや演算結果を、他の全てのチップCPに入出力することができる。したがって、半導体装置SEM1は、例えば、多数のデータと多数のパラメータを使用してデータ処理を実行する機械学習、特にニューラルネットワークを用いた深層学習に適している。 Therefore, it is possible to increase the number of signal lines S connecting the chips CP facing each other through the empty area SP, as compared with the case where the empty area SP is not provided. As a result, the four chips CP can communicate data of the same amount of information with each other. For example, when an arithmetic operation is executed using a plurality of arithmetic units mounted on each of the chips CP1 to CP4, data and arithmetic results used by the arithmetic units can be input to and output from all the other chips CP. Therefore, the semiconductor device SEM1 is suitable for, for example, machine learning for performing data processing using a large number of data and a large number of parameters, particularly deep learning using a neural network.

また、4つのチップCP間で同等の情報量のデータを相互に通信できる場合、例えば、1つのチップで実現される機能を4つのチップCPに分割して半導体装置SEM1にすることが可能になる。この場合、1つのチップで機能を実現する場合に比べて、チップCPの良品率である歩留まりを向上することができる。この結果、チップコストを低減することができ、半導体装置SEM1のコストを低減することができる。 Further, when data having the same amount of information can be mutually communicated between the four chips CP, for example, it is possible to divide the function realized by one chip into four chips CP to form the semiconductor device SEM1. .. In this case, the yield, which is the yield rate of the chips CP, can be improved as compared with the case where the function is realized by one chip. As a result, the chip cost can be reduced and the cost of the semiconductor device SEM1 can be reduced.

また、空き領域SPを介して対向する2つのチップCPにおいて、部分辺の近くに形成されるバンプBPを信号線Sに接続できるため、信号線Sの長さのばらつきを低減でき、信号線Sを介して伝送されるデータのスキューを低減することができる。この結果、タイミング設計を容易にすることができるとともに、半導体装置SEM1の高性能化に寄与することができる。 Further, in the two chips CP facing each other through the empty area SP, the bumps BP formed near the partial sides can be connected to the signal line S, so that the variation in the length of the signal line S can be reduced and the signal line S can be reduced. It is possible to reduce skew of data transmitted via the. As a result, the timing design can be facilitated and the performance of the semiconductor device SEM1 can be improved.

なお、例えば、信号線Sは、基板BRDの配線層を使用して形成され、配線層に形成される信号線Sは、例えば、スルーホールに設けられた導電材料を介して基板BRD上の電極に接続される。そして、バンプBPが基板BRD上の電極に半田付けされることで、チップCP間が信号線Sを介して接続される。なお、本実施形態では、スルーホール内に設けられた導電材料および基板BRD上の電極も信号線Sの一部である。 Note that, for example, the signal line S is formed using the wiring layer of the substrate BRD, and the signal line S formed in the wiring layer is, for example, an electrode on the substrate BRD via the conductive material provided in the through hole. Connected to. Then, the bumps BP are soldered to the electrodes on the substrate BRD, so that the chips CP are connected via the signal lines S. In the present embodiment, the conductive material provided in the through hole and the electrode on the substrate BRD are also part of the signal line S.

図2は、図1のチップCP内に設けられる回路の例を示すブロック図である。各チップCPは、信号S(S12、S21、S13、S31)を出力先のチップCPに対応して、誤り検出/訂正信号生成回路11、出力フリップフロップ(FF)12および出力バッファ13を有している。また、各チップCPは、信号Sを出力元のチップCPに対応して、入力バッファ21、入力フリップフロップ(FF)22、誤り検出/訂正回路23およびクロック乗せ換え回路24を有している。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of a circuit provided in the chip CP of FIG. Each chip CP has an error detection/correction signal generation circuit 11, an output flip-flop (FF) 12, and an output buffer 13 corresponding to the output destination chip CP of the signal S (S12, S21, S13, S31). ing. In addition, each chip CP has an input buffer 21, an input flip-flop (FF) 22, an error detection/correction circuit 23, and a clock transfer circuit 24, corresponding to the chip CP that outputs the signal S.

各信号線S12、S21、S13、S31に付けた符号"/"は、信号線S12、S21、S13、S31が複数ビットで構成されることを示す。信号線S12、S21、S13、S31を伝送される信号はデータおよびクロック等を含む。データのビット数は、特に限定されないが、数十ビットから100ビット程度でもよい。 The symbol "/" attached to each signal line S12, S21, S13, S31 indicates that the signal lines S12, S21, S13, S31 are composed of a plurality of bits. The signals transmitted through the signal lines S12, S21, S13, S31 include data and clocks. The number of bits of data is not particularly limited, but may be several tens to 100 bits.

図2には、チップCP1、CP2間で信号S12、S21を入出力する回路ブロックと、チップCP1、CP3間で信号S13、S31を入出力する回路ブロックとが示される。図2には示していないが、チップCP2、CP3間、チップCP3、CP4間およびチップCP4、CP1間で信号Sを入出力する回路ブロックは、チップCP1、CP2間で信号S12、S21を入出力する図2の回路ブロックと同様である。また、チップCP2、CP4間で信号Sを入出力する回路ブロックは、チップCP1、CP3間で信号S13、S31を入出力する図2の回路ブロックと同様である。 FIG. 2 shows a circuit block that inputs and outputs signals S12 and S21 between chips CP1 and CP2, and a circuit block that inputs and outputs signals S13 and S31 between chips CP1 and CP3. Although not shown in FIG. 2, the circuit block that inputs/outputs the signal S between the chips CP2 and CP3, between the chips CP3 and CP4, and between the chips CP4 and CP1 inputs/outputs the signals S12 and S21 between the chips CP1 and CP2. 2 is similar to the circuit block of FIG. The circuit block that inputs and outputs the signal S between the chips CP2 and CP4 is the same as the circuit block in FIG. 2 that inputs and outputs the signals S13 and S31 between the chips CP1 and CP3.

以下では、チップCP1、CP2間で信号S12、S21を入出力する回路ブロックを説明する。チップCP1において、誤り検出/訂正信号生成回路11は、データの誤りを訂正する誤り検出/訂正信号を生成し、生成した誤り検出/訂正信号をデータとともに出力FF12に出力する。例えば、誤り検出/訂正信号は、ECC(Error Correction Code)等である。出力FF12は、データ、誤り検出/訂正信号およびクロックを出力バッファ13に出力する。出力バッファ13は、データ、誤り検出/訂正信号およびクロックを複数ビットの信号S12としてチップCP2に出力する。 Hereinafter, a circuit block for inputting/outputting the signals S12 and S21 between the chips CP1 and CP2 will be described. In the chip CP1, the error detection/correction signal generation circuit 11 generates an error detection/correction signal for correcting a data error, and outputs the generated error detection/correction signal to the output FF 12 together with the data. For example, the error detection/correction signal is an ECC (Error Correction Code) or the like. The output FF 12 outputs the data, the error detection/correction signal and the clock to the output buffer 13. The output buffer 13 outputs the data, the error detection/correction signal, and the clock to the chip CP2 as a multi-bit signal S12.

チップCP2の入力バッファ21は、信号線S12を介してチップCP1から複数ビットの信号を受信し、受信した信号を入力FF22に出力する。入力FF22は、信号S12に含まれるチップCP1のクロックに同期して信号S12を取り込み、取り込んだ信号S12を誤り検出/訂正回路23に出力する。 The input buffer 21 of the chip CP2 receives the signal of a plurality of bits from the chip CP1 via the signal line S12 and outputs the received signal to the input FF22. The input FF 22 captures the signal S12 in synchronization with the clock of the chip CP1 included in the signal S12, and outputs the captured signal S12 to the error detection/correction circuit 23.

誤り検出/訂正回路23は、信号に含まれる誤り検出/訂正信号を用いて、信号S12に含まれるデータの誤りを検出または訂正し、誤りを訂正した場合には誤りを訂正したデータをクロック乗せ換え回路24に出力する。これにより、信号線S12を介してチップCP1から受信するデータに誤りが発生する場合にも、誤りを訂正した正しいデータをチップCP2内で処理することができる。 The error detection/correction circuit 23 detects or corrects the error of the data included in the signal S12 using the error detection/correction signal included in the signal, and when the error is corrected, the error-corrected data is clocked. It outputs to the replacement circuit 24. Thus, even if an error occurs in the data received from the chip CP1 via the signal line S12, the correct data with the error corrected can be processed in the chip CP2.

なお、誤り検出/訂正回路23は誤り検出のみを行ってもよく、この場合、信号線S12に信号S12を出力するチップCP1の誤り検出/訂正信号生成回路11は、パリティビット等の誤り検出のみを行う信号を生成してもよい。 The error detection/correction circuit 23 may perform only error detection. In this case, the error detection/correction signal generation circuit 11 of the chip CP1 that outputs the signal S12 to the signal line S12 only detects errors such as parity bits. May be generated.

誤り検出/訂正回路23は、訂正できない誤りを検出した場合、訂正できない誤りの検出を示す誤り情報を生成してもよい。また、誤り検出/訂正回路23は、データの誤りを訂正した場合、誤りを訂正したことを示す訂正情報を生成してもよい。さらに、誤り検出/訂正回路23は、データの誤りを検出した場合、誤りを検出したことを示す検出情報を生成してもよい。 When detecting an uncorrectable error, the error detection/correction circuit 23 may generate error information indicating the detection of the uncorrectable error. In addition, when the error detection/correction circuit 23 corrects an error in the data, the error detection/correction circuit 23 may generate correction information indicating that the error has been corrected. Further, when the error detection/correction circuit 23 detects an error in the data, the error detection/correction circuit 23 may generate detection information indicating that the error has been detected.

例えば、チップCP2の内部回路は、誤り検出/訂正回路23が誤り情報、訂正情報または検出情報を生成した場合、誤り情報、訂正情報または検出情報を保持してもよく、誤り情報、訂正情報または検出情報を用いて誤り訂正率の算出等の情報処理を行ってもよい。さらに、チップCP2の内部回路は、生成した誤り情報、訂正情報、検出情報または算出した誤り訂正率等を、チップCP1に出力してもよい。 For example, the internal circuit of the chip CP2 may hold the error information, the correction information or the detection information when the error detection/correction circuit 23 generates the error information, the correction information or the detection information. Information processing such as calculation of an error correction rate may be performed using the detection information. Further, the internal circuit of the chip CP2 may output the generated error information, correction information, detection information, calculated error correction rate, or the like to the chip CP1.

クロック乗せ換え回路24は、チップCP1のクロックに同期した信号S12に含まれるデータを、チップCP2のクロックに同期したデータに変換する。そして、チップCP2の内部回路は、チップCP1から転送されたデータを使用して、データ処理等を実行する。データ処理後のデータをチップCP1に戻す必要がある場合、チップCP2は、誤り検出/訂正信号生成回路11を用いて、チップCP1に戻すデータの誤りを訂正する誤り検出/訂正信号を生成する。そして、チップCP2は、生成した誤り検出/訂正信号とデータとクロックとを、出力FF12および出力バッファ13を介してチップCP1に出力する。チップCP1の入力バッファ21、入力FF22、誤り検出/訂正回路23およびクロック乗せ換え回路24は、チップCP2の入力バッファ21、入力FF22、誤り検出/訂正回路23およびクロック乗せ換え回路24と同様に動作する。 The clock transfer circuit 24 converts the data included in the signal S12 synchronized with the clock of the chip CP1 into the data synchronized with the clock of the chip CP2. Then, the internal circuit of the chip CP2 uses the data transferred from the chip CP1 to execute data processing and the like. When it is necessary to return the data after the data processing to the chip CP1, the chip CP2 uses the error detection/correction signal generation circuit 11 to generate an error detection/correction signal for correcting the error of the data returned to the chip CP1. Then, the chip CP2 outputs the generated error detection/correction signal, data, and clock to the chip CP1 via the output FF 12 and the output buffer 13. The input buffer 21, the input FF 22, the error detection/correction circuit 23, and the clock transfer circuit 24 of the chip CP1 operate similarly to the input buffer 21, the input FF 22, the error detection/correction circuit 23, and the clock transfer circuit 24 of the chip CP2. To do.

なお、誤り検出/訂正回路23とクロック乗せ換え回路24との接続の順序は逆でもよい。すなわち、クロック乗せ換え回路24によりチップCP2のクロックに同期させたデータを、誤り検出/訂正回路23により誤り検出し、任意に誤り訂正してもよい。また、各チップCP1−CP4は、誤り検出/訂正信号生成回路11および誤り検出/訂正回路23を持たなくてもよい。 The error detection/correction circuit 23 and the clock transfer circuit 24 may be connected in reverse order. That is, the data synchronized with the clock of the chip CP2 by the clock transfer circuit 24 may be subjected to error detection by the error detection/correction circuit 23, and the error may be arbitrarily corrected. Further, each of the chips CP1 to CP4 may not have the error detection/correction signal generation circuit 11 and the error detection/correction circuit 23.

チップCP1からチップCP3への信号の伝送に使用する回路ブロックは、信号線S13を使用することを除き、上述したチップCP1からチップCP2への信号の伝送に使用する回路ブロックの説明と同様である。チップCP3からチップCP1への信号の伝送に使用する回路ブロックは、信号線S31を使用することを除き、上述したチップCP2からチップCP1への信号の伝送に使用する回路ブロックの説明と同様である。 The circuit block used for transmitting a signal from the chip CP1 to the chip CP3 is the same as the description of the circuit block used for transmitting a signal from the chip CP1 to the chip CP2 described above, except that the signal line S13 is used. .. The circuit block used for transmitting a signal from the chip CP3 to the chip CP1 is the same as the description of the circuit block used for transmitting a signal from the chip CP2 to the chip CP1 described above, except that the signal line S31 is used. ..

図3は、比較例として、4つのチップCP(CP1−CP4)の角部を互いに近づけて配置した他の半導体装置において、基板BRDの対角線D1(または、D2)上に位置する2つのチップCPを信号線Sで接続する例を示す説明図である。なお、図3では、図を分かりやすくするために、対角線D1、D2の交点付近の記載を省略している。 FIG. 3 shows, as a comparative example, in another semiconductor device in which corners of four chips CP (CP1-CP4) are arranged close to each other, two chips CP located on a diagonal line D1 (or D2) of a substrate BRD. 3 is an explanatory diagram showing an example in which signal lines S are connected to each other. FIG. It should be noted that, in FIG. 3, the illustration in the vicinity of the intersection of the diagonal lines D1 and D2 is omitted for the sake of clarity.

図3では、対角線D1、D2の交点に近いチップCP1−CP4の角部の領域に設けられるバンプBPを使って、信号線Sを対角線D1(または、D2)に沿って斜めに配線している。さらに、チップCP1、CP3間を接続する信号線Sと、チップCP2、CP4間を接続する信号線Sとは交差している。このため、チップCP1、CP3間またはチップCP2、CP4間で伝送されるデータのビット数が多い場合、全ての信号線Sを配線することが困難になる場合がある。また、配線を可能にするために、シリコンインタポーザ等の基板BRDの配線層の数を増やした場合、コストが増大し、信号の遅延量が増加するおそれがある。 In FIG. 3, the signal line S is diagonally wired along the diagonal line D1 (or D2) using the bumps BP provided in the corner regions of the chips CP1-CP4 near the intersections of the diagonal lines D1 and D2. .. Further, the signal line S connecting between the chips CP1 and CP3 and the signal line S connecting between the chips CP2 and CP4 intersect. Therefore, when the number of bits of data transmitted between the chips CP1 and CP3 or between the chips CP2 and CP4 is large, it may be difficult to wire all the signal lines S. Further, when the number of wiring layers of the substrate BRD such as a silicon interposer is increased to enable wiring, the cost may increase and the signal delay amount may increase.

さらに、図3に示すように、信号線Sは、接続するバンプBPの位置によって長さがばらつくため、信号Sにスキューが発生するおそれがある。これに対して、図1の半導体装置SEM1では、空き領域SPを介して互いに対向するチップCPの辺の直交方向に信号線Sを配線するため、上記のような問題を低減することができる。 Further, as shown in FIG. 3, the signal line S has a length that varies depending on the position of the bump BP to be connected, so that the signal S may be skewed. On the other hand, in the semiconductor device SEM1 of FIG. 1, since the signal line S is wired in the direction orthogonal to the sides of the chips CP facing each other via the empty area SP, the above problems can be reduced.

以上、図1および図2に示す実施形態では、対向するチップCP間に設けられた配線を容易に配置することができ、チップ間を接続する信号線Sの数を増加させることができる。したがって、例えば、4つのチップCP間で、同等の情報量のデータを相互に通信することが可能になり、1つのチップCPで実現される機能を4つのチップCPに分割して半導体装置SEM1にすることが可能になる。この場合、1つのチップで機能を実現する場合に比べて、チップCPの良品率である歩留まりを向上することができる。したがって、チップコストを低減することができ、半導体装置SEM1のコストを低減することができる。 As described above, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the wiring provided between the chips CP facing each other can be easily arranged, and the number of signal lines S connecting the chips can be increased. Therefore, for example, it is possible to mutually communicate data having the same amount of information between the four chips CP, and the function realized by one chip CP is divided into four chips CP to be integrated in the semiconductor device SEM1. It becomes possible to do. In this case, the yield, which is the yield rate of the chips CP, can be improved as compared with the case where the function is realized by one chip. Therefore, the chip cost can be reduced, and the cost of the semiconductor device SEM1 can be reduced.

また、空き領域SPに露出する部分辺の近くに設けられるバンプBPに信号線Sを接続できるため、信号線Sの長さのばらつきを低減することができ、信号線Sを介して伝送されるデータのスキューを低減することができる。この結果、タイミング設計を容易にすることができるとともに、半導体装置SEM1の高性能化に寄与することができる。 Further, since the signal line S can be connected to the bump BP provided near the partial side exposed in the empty area SP, the variation in the length of the signal line S can be reduced, and the signal line S is transmitted. Data skew can be reduced. As a result, the timing design can be facilitated and the performance of the semiconductor device SEM1 can be improved.

さらに、長方形形状のチップCP1−CP4をそれぞれ長手の辺方向の向きDIRを90度ずつ変えて基板BRD上に配置することで、チップCPの配置領域(基板BRDの中央部)に空き領域SPを形成しつつ、チップCP1−CP4の外側の辺をチップCPの配置領域(基板BRDの外周)に揃えることができる。この結果、信号線Sを配線する空き領域SPを確保しながら、チップCPの配置領域または基板BRDの大きさを小さくすることができる。 Further, by arranging the rectangular chips CP1 to CP4 on the substrate BRD by changing the longitudinal direction DIR by 90 degrees, the empty region SP is formed in the arrangement region of the chips CP (the central portion of the substrate BRD). While forming, the outer sides of the chips CP1 to CP4 can be aligned with the arrangement region of the chip CP (outer periphery of the substrate BRD). As a result, it is possible to reduce the size of the area in which the chips CP are arranged or the size of the substrate BRD while securing the empty area SP for wiring the signal lines S.

図4は、本発明の別の実施形態における半導体装置の例を示すブロック図である。図1と同様の要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。図4に示す半導体装置SEM2は、長手の辺と短手の辺の長さの差が小さいチップCP(CP1−CP4)が基板BRDに配置されることを除き、図1に示した半導体装置SEM1と同様の構成である。なお、各チップCPは、正方形でもよい。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The semiconductor device SEM1 shown in FIG. 4 is different from the semiconductor device SEM1 shown in FIG. 1 in that chips CP (CP1-CP4) having a small difference in length between the long side and the short side are arranged on the substrate BRD. It has the same configuration as. Note that each chip CP may be square.

各チップCPの長手の辺と短手の辺の長さの差が小さい場合、信号線Sの配線のために空き領域SPを作ると、各チップCP1−CP4の外側の辺は、直線上に揃わず、一部の辺が突出する場合がある。この場合、突出した辺に合わせてチップの配置領域または基板BRDの大きさが決定される。 When the difference between the length of the long side and the length of the short side of each chip CP is small, when an empty area SP is created for the wiring of the signal line S, the outer side of each chip CP1-CP4 is linear. It may not be aligned, and some sides may protrude. In this case, the size of the chip arrangement region or the substrate BRD is determined according to the protruding side.

図4に示す半導体装置SEM2では、突出する辺に応じて基板BRDの面積が大きくなり、例えば、半導体装置SEM2のパッケージの大きさが大きくなるが、空き領域SPを用いて信号線Sを配線する手法は、図1と同様である。このため、図1と同様に、空き領域SPを介して対向するチップCP間に配線できる信号線Sの本数を増やすことができる。また、空き領域SPを介して対向するチップCP間を接続する信号線Sの長さのばらつきを低減できるため、信号線Sを介して伝送されるデータのスキューを低減することができる。この結果、タイミング設計を容易にできるとともに、半導体装置SEM2の高性能化に寄与することができる。 In the semiconductor device SEM2 illustrated in FIG. 4, the area of the substrate BRD increases according to the protruding side, and for example, the size of the package of the semiconductor device SEM2 increases, but the signal line S is wired using the empty area SP. The method is the same as in FIG. Therefore, similar to FIG. 1, it is possible to increase the number of signal lines S that can be wired between the chips CP facing each other via the empty area SP. Further, the variation in the length of the signal line S connecting between the opposing chips CP via the empty area SP can be reduced, so that the skew of the data transmitted via the signal line S can be reduced. As a result, the timing design can be facilitated and the performance of the semiconductor device SEM2 can be improved.

なお、本明細書中において、対向するとは、辺が平行になるよう対向することに限られない。また、平行、直交、直線、揃う等の用語は厳密な意味として用いられることに限られない。つまり、上述の用語は、チップ、基板、または半導体装置等の設計のマージンや公差、製造のばらつきを含むことを許容する。 In the present specification, “to face” is not limited to “to face” so that the sides are parallel to each other. Further, terms such as parallel, orthogonal, straight line, and uniform are not limited to being used as strict meanings. That is, the above terms are allowed to include design margins, tolerances, and manufacturing variations of chips, substrates, semiconductor devices, and the like.

本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The present invention is not limited to the above specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.

11 誤り検出/訂正信号生成回路
12 出力フリップフロップ
13 出力バッファ
21 入力バッファ
22 入力フリップフロップ
23 誤り検出/訂正回路
24 クロック乗せ換え回路
BP バンプ
BRD 基板
CP(CP1、CP2、CP3、CP4) チップ
D1、D2 対角線
S 信号線
SEM1、SEM2 半導体装置
11 error detection/correction signal generation circuit 12 output flip-flop 13 output buffer 21 input buffer 22 input flip-flop 23 error detection/correction circuit 24 clock transfer circuit BP bump BRD substrate CP (CP1, CP2, CP3, CP4) chip D1, D2 Diagonal line S Signal line SEM1, SEM2 Semiconductor device

Claims (4)

基板上に配置される第1から第3のチップを有し、
平面視において、
前記第1のチップは、前記第2のチップと隣接し、
前記第3のチップは、前記第2のチップと隣接し、前記基板の、前記第1から第3のチップの辺により囲繞され前記第1から第3のチップから露出した空き領域を介して前記第1のチップに対向するよう配置されており、
前記第1のチップと前記第3のチップを接続する第1の信号線が前記空き領域に配線されていることを特徴とする半導体装置。
Having first to third chips arranged on a substrate,
In plan view,
The first chip is adjacent to the second chip,
The third chip is adjacent to the second chip, and the third chip is surrounded by the sides of the first to third chips of the substrate, and the third chip is exposed through an empty area exposed from the first to third chips. Is arranged to face the first chip,
A semiconductor device, wherein a first signal line connecting the first chip and the third chip is wired in the empty area.
さらに、前記第1のチップと前記第3のチップに隣接する第4のチップを有し、前記空き領域は前記第1から第4のチップに囲繞され前記第1から第4のチップから露出している、請求項1に記載の半導体装置。 Further, a fourth chip adjacent to the first chip and the third chip is provided, and the empty area is surrounded by the first to fourth chips and exposed from the first to fourth chips. The semiconductor device according to claim 1, wherein 前記第1から第3のチップは矩形状であり、
前記第1の信号線は、前記空き領域を介して対向する前記第1のチップと前記第3のチップの辺の直交方向に延伸するよう配線されている、請求項1または2に記載の半導体装置。
The first to third chips have a rectangular shape,
The semiconductor according to claim 1 or 2, wherein the first signal line is wired so as to extend in a direction orthogonal to a side of the first chip and the side of the third chip that face each other through the empty area. apparatus.
前記第2のチップと前記第4のチップを接続する第2の信号線が前記空き領域に配線されている、請求項2または3に記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein a second signal line connecting the second chip and the fourth chip is wired in the empty area.
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