JP2022525692A - コールドスペアサポートを提供する複数の電力ゾーンを有するマルチチップモジュールハイブリッド集積回路 - Google Patents

コールドスペアサポートを提供する複数の電力ゾーンを有するマルチチップモジュールハイブリッド集積回路 Download PDF

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Abstract

マルチチップモジュールハイブリッド集積回路(MCM-HIC)は、コールドスペアコンプライアントではない複数のIC及び/又は他の回路を備える装置にコールドスペアサポートを提供する。少なくとも1つのコアIC及び少なくとも1つのコールドスペアチップレットは、必要に応じて電力が印加され、引き出されることができる複数の電力ゾーンを有する相互接続基板上に設置される。電力供給されているとき、コールドスペアチップレットは、非コールドスペアコンプライアント回路間の仲介者及びインターフェースとしての役割を果たす。コールドスペアチップレットが少なくとも部分的に電力供給されていないとき、それらは、全ての相互接続された回路を保護し、依然として電力供給されている相互接続された回路が電力供給されていない相互接続された回路によって妨げられないことを保証する。コールドスペアチップレットは、電力ゾーン間の境界を越えて延在することができる。外部回路は、電力ゾーンのサブセットに排他的にインターフェースされることができる。電力ゾーン内の別個の電力回路は、電力の印加及び引き出し中にシーケンスされることができる。【選択図】図1

Description

政府の利益の声明
[0001]本発明は、契約番号17-C-0320の下で成されたものであり、米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
[0002]本開示は、電子回路に関し、より具体的には、電子回路及び装置に相互運用性及びコールドスペア機能を提供するための装置及び方法に関する。
[0003]とりわけ宇宙用途では、高い信頼性と組み合わせて非常に低い電力消費を必要とすることが一般的である。これらの理由のうちのいずれか又は両方のために、これらの用途は、典型的には、「コールドスペアコンプライアント」である回路の実装に依拠する。「コールドスペア」という用語によって暗示されるように、コールドスペアコンプライアントデバイスを実装するための1つの動機は、1次回路を複製し、使用されていないときには依然として電力供給されないが、1次回路の故障の場合に電力供給され使用されるために利用可能である「スペア」回路を提供することであり得る。コールドスペアコンプライアントデバイスを実装するための別の動機は、単に、ある特定の構成要素が使用されていないときに電力消費を低減することであり得る。例えば、フラッシュメモリは、システムの起動中にのみ使用され得、そのため、システム起動が完了した後にフラッシュメモリから電力を引き出すことが望ましくあり得る。
[0004]それ故に、「コールドスペアコンプライアント」という用語は、一般に、回路が冗長「スペア」構成要素として提供されるか否かにかかわらず、使用されていない間に悪影響なしに電力供給されないでいることができるIC又は他の回路を指す。言い換えれば、悪影響なしに非使用中に電力を引き出す能力は、「コールドスペアコンプライアント」IC又は他の回路を、スタンバイモード中であっても依然として完全に電力供給されているウォーム又はホットスペア回路から区別する。
[0005]一般に、IC又は他の電子デバイスは、2つの基準を満たす場合、コールドスペアトレラント又はコールドスペアコンプライアントであると見なされる。第1に、コールドスペアコンプライアントデバイスが完全には電力供給されていないとき、相互接続されたチップ及び/又は依然として電力供給されてアクティブである他の回路の活動に起因してその入力/出力ポート(I/Oポート)に印加され得る任意の電圧又は電流によって、コールドスペアコンプライアントデバイスが損傷されてはならない。第2に、コールドスペアコンプライアントデバイスは、完全には電力供給されていないが、任意の相互接続された回路の継続動作に負荷を掛けない又は別様に干渉しないであろう規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力ポート及び出力ポート上に呈しなければならない。
[0006]例えば、コールドスペアコンプライアント回路のI/Oポートは、複数の外部回路によっても使用されるデータバスに接続され得、それによって、コールドスペア回路が電力供給されていないときにI/Oポートを高インピーダンスに設定することは、コールドスペア回路を保護し、同時にまた、依然として電力供給されているバス上の他の回路へのいかなる干渉も回避する。しかしながら、コールドスペア動作中にI/Oポートを高インピーダンスに設定することは、全ての場合に適しているわけではない。例えば、コールドスペアコンプライアント回路の出力ポートがメモリデバイスの書き込みイネーブル入力に排他的に向けられている場合、その出力を高インピーダンスに設定することは、書き込みイネーブル入力を制御されていないドリフトする論理状態に置く可能性があり、そのため、それが潜在的にロー又はハイにドリフトし、それによって、メモリデバイスの内容が不注意に変更される可能性がある。そのような場合、書き込みイネーブルがアクティブハイである場合、コールドスペアコンプライアントデバイスの出力ポートは、電力が引き出されるときにローに引き下げられる必要があり得る。又は、書き込みイネーブルがアクティブローである場合、論理「ハイ」がメモリデバイスの書き込みイネーブル入力において維持されることができるように、電力がデバイスの残りの部分から引き出されるときにコールドスペアコンプライアントデバイスのある部分への電力を維持することが必要であり得る。
[0007]更に別の例として、コールドスペアコンプライアントデバイスの入力ポートは、同軸ケーブルを通して高速シリアル化デジタルデータを伝送する回路に相互接続され得る。そのような場合、電力がコールドスペアコンプライアントデバイスから除去されると、入力ポートに伝送され続ける任意の信号エネルギーが伝送デバイスに反射して戻され、そこで損傷を引き起こし得ることがないように、入力ポートが、同軸ケーブルのインピーダンスに整合するであろう特定の有限インピーダンスを呈することが必要となり得る。
[0008]従って、一般に、コールドスペアコンプライアントであるデバイスは、そこから電力が部分的に又は完全に引き出されるとき、依然として電力供給されている相互接続された回路によってその入力/出力ポートに印加されるエネルギーに起因して損傷されないように、且つコールドスペアコンプライアントデバイスと相互接続されて依然として電力供給されている他の回路の継続動作を損傷しない又は妨げないであろうインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力/出力ポート上に呈するように構成されなければならない。
[0009]電力供給されていないときにコールドスペア動作をサポートするオフチップドライバを含む、コールドスペア動作及びコールドスペアサポート/トレランス/コンプライアンスに関する追加の情報は、例えば、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第5,117,129号及び第7,239,177号において見出すことができる。
[0010]超大規模集積回路(VLSI IC)を含む現代の集積回路は、高速、高密度、及び低電力消費を含む多くの利点を提供し、ICが大量に生産される可能性があるときにICのコストが大幅に低減されるので、1つ以上の既存のIC設計を「コアIC」として実装して、宇宙での展開などの特殊用途及びエキゾチック用途(exotic applications)において「コア」機能を提供することが望ましい可能性がある。しかしながら、多くのそのようなコアICは、コールドスペアコンプライアントではない。
[0011]コールドスペア動作を必要とする用途においてそのような非コールドスペアコンプライアント「コア」ICを実装するための1つの手法は、あらゆる目的のためにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる、本出願人によって2018年8月7日に出願された米国同時係属出願第16/057,204号に記載されているように、マルチチップモジュール(「MCM」)ハイブリッド集積回路(「HIC」)中にコアICを含めることである。このMCM-HIC手法によると、MCM-HIC中に実装された「チップレット」は、コアICがコールドスペアコンプライアントではないときであっても、全体としてMCM-HICにコールドスペアコンプライアンスを提供することができる。ある意味では、そのような場合のMCM-HICは、コールドスペアコンプライアントバージョンのコアICとして機能し、それによって、チップレットは、コアIC自体に含まれないコールドスペアコンプライアンスの特徴を追加しながら、コアICの機能を維持する。
[0012]しかしながら、コールドスペアコンプライアントではない複数のVLSI及び/又は他のコアICが同じ装置内に実装されるとき、空間、重量、及び他の考慮事項に起因して、コアICの各々を別個のMCM-HIC内に組み込むことが問題となる可能性がある。
[0013]本開示の要素は、「コアIC」、「VLSI IC」、及び/又は他の「IC」を参照して議論されることがあるが、これらの用語は、文脈上他の解釈が必要な場合を除き、コールドスペアコンプライアンスを欠くありとあらゆる能動電子デバイス、回路、及びモジュールを指すために本明細書では総称的に使用されることが理解されるべきである。
[0014]「コールドスペアサポート」及びコールドスペア「デバイス」などのある特定の用語は、コールドスペア動作の様々な態様を指すために当技術分野においていくぶん広く使用され、意図される意味は、一般に文脈から明らかであることが認識される。本明細書では、上記で説明したように、否定的な結果なしに電力が部分的又は全体的に引き出されることができる回路を指すために、コールドスペア「コンプライアント」及びコールドスペア「トレラント」という用語を一貫して使用するように努めているが、本明細書では、コールドスペア「サポート」という用語は、装置のコールドスペア動作全体をサポートする回路の特徴を指すために、より広く使用されることが理解されるべきである。「デバイス全体」コールドスペアサポート、「選択的内部」コールドスペアサポート、及び「外部」コールドスペアサポートと呼ばれることがある、コールドスペア「サポート」の少なくとも3つの態様が本明細書で議論される。これらの3つの用語は、以下のように定義される。
[0015]デバイスが全体としてコールドスペアコンプライアントであることを可能にする特徴は、特徴が装置の任意の態様への悪影響なしに電力がデバイスから部分的に又は完全に引き出されることを可能にするという点で、本明細書では、デバイスに「デバイス全体」コールドスペアサポートを提供することと呼ばれる。
[0016]コールドスペアコンプライアントではない相互接続された回路から電力が引き出されたときに、電力供給されていない回路への損害なしに、電力供給されているデバイスが妨げられることなく無傷でその動作を継続することを可能にする特徴は、本明細書では、デバイスに「外部」コールドスペアサポートを提供することと呼ばれる。
[0017]複数の内部回路を含むデバイスでは、依然として電力供給されている任意の内部及び/又は外部回路の動作を損害する又は妨げることなく、1つ以上の他の内部回路が依然としてアクティブである間に、内部回路のうちの1つ以上から電力が引き出されることを可能にする特徴は、本明細書では、デバイスに「選択的内部」コールドスペアサポートを提供することと呼ばれる。
[0018]コールドスペアサポートのこれらの3つの態様は、所与の特徴又は特徴のグループがそれらの任意の組み合わせを提供し得るという点で、相互排他的ではない。
[0019]必要とされるものは、従って、コールドスペアコンプライアントではない複数の内部コアIC及び/又は他のIC並びに他の回路を含む装置にコールドスペアサポートを提供することができるコンパクトな一体型デバイス又はパッケージである。
[0020]本開示は、コールドスペアコンプライアントではない複数の内部コアIC及び/又は他のIC並びに他の回路を含む装置にコールドスペアサポートを提供することができるコンパクトな一体型デバイス又はパッケージである。開示するMCM-HICは、少なくとも第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンを含む複数の電力ゾーンに分割される相互接続基板を含み、各電力ゾーンは、それに印加される同じ及び/又は様々な電圧及び電流を有する1つ以上の電力回路を含み、少なくとも第2の電力ゾーンが依然として電力供給されている間に、電力が少なくとも第1の電力ゾーンから引き出されることができる。
[0021]少なくとも1つのコアIC及び少なくとも1つの「コールドスペア」チップレットが、相互接続基板上に設置される。「コールドスペア」チップレットは、本明細書では、電力供給されているときに、MCM-HIC中に含まれたコアIC間、及び/又は外部信号線を介する少なくとも1つのコアICと少なくとも1つの外部回路との間の通信インターフェースバッファとしての役割を果たすように構成されたチップレットとして定義される。いくつかの実施形態では、完全に電力供給されている間、コールドスペアチップレットは、相互接続された回路間で必要とされる場合に電圧及び/又は電流相互運用性変換を提供する。電力がコールドスペアICから少なくとも部分的に引き出されるとき、それは、一般に、高インピーダンス、「ソフト」プルダウンインピーダンスなどの選択された有限インピーダンス、及び/又は規定された電力供給されている電圧及び/又は論理レベルの任意の組み合わせであり得る、規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力及び出力ポート上に呈するように構成される。これらの規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルは、全ての相互接続された回路を損害から保護し、同時にまた、任意の電力供給されていない相互接続された回路が、依然として電力供給されている任意の他の相互接続された回路の継続動作に干渉することを防止するように構成される。
[0022]実施形態では、選択的内部コールドスペアサポートは、異なる電力ゾーン上に設置されたコアIC間の相互通信を仲介する少なくとも1つの「仲介」コールドスペアチップレットによって提供される。例えば、実施形態では、第1のコアICが第1の電力ゾーン上に設置され、第2のコアICが第2の電力ゾーン上に設置され、2つのコアIC間の相互通信は、コールドスペアチップレットのうちの少なくとも1つによって仲介され、仲介コールドスペアチップレットの各々は、第1の電力ゾーン上に少なくとも部分的に設置される。電力が第1の電力ゾーンから引き出されると、電力は、その結果として第1のICから引き出され、仲介コールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出される。選択的内部コールドスペアサポートは、仲介コールドスペアチップレットが電力供給されていない第1のコアICを保護し、同時に、第2のコアICが損傷されず、妨げられることなくその動作を継続することが可能であることを保証する高インピーダンス及び/又は他の規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルを第2のコアICに呈するという点で、仲介コールドスペアチップレットによって提供される。
[0023]同様に、実施形態では、外部コールドスペアサポートは、コールドスペアトレラントではない外部回路が、MCM-HICの選択された電力ゾーン又は電力ゾーンの選択されたグループ上に少なくとも部分的に設置された1つ以上の「インターフェース」コールドスペアチップレットとのみ相互接続するように構成することによって提供される。電力が外部回路から引き出されると、電力は、1つ以上の選択された電力ゾーンからも引き出され、そのため、インターフェースコールドスペアチップレット(複数可)は、少なくとも部分的に電力供給されず、規定されたインピーダンスをそれらの入力及び出力上に呈し、それによって、MCM-HICの電力供給されているコアICが妨げられることなくそれらの動作を継続することを可能にし、同時にまた、電力供給されていない外部回路を損傷から保護する。
[0024]例えば、実施形態では、1つ以上のインターフェースコールドスペアチップレットは、第1の電力ゾーン上に少なくとも部分的に設置され、第2の電力ゾーン上に設置された第2のコアICとフラッシュドライブなどの外部回路との間の相互通信を提供する。電力が外部回路から引き出されると、電力は、第1の電力ゾーンからも引き出され、その結果として、電力は、少なくとも1つのインターフェースコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出される。外部コールドスペアサポートは、インターフェースコールドスペアチップレットがフラッシュドライブ又は外部回路を損傷から保護し、同時に、高インピーダンス又は他の規定されたインピーダンスを依然として電力供給されている第2のコアICに呈し、それによって、第2のコアICが損傷されず、電力供給されていない外部回路によって妨げられることなくその動作を継続することが可能であることを保証するという点で、インターフェースコールドスペアチップレットによって提供される。
[0025]実施形態は、仲介コールドスペアチップレット及びインターフェースコールドスペアチップレットの両方を含む。例えば、実施形態は、第1の電力ゾーン上に設置された第1のコアICと、第2の電力ゾーン上に設置された第2のコアICと、第1のコアICと第2のコアICとの間の相互通信を仲介する、第1の電力ゾーン上に少なくとも部分的に設置された仲介コールドスペアチップレットと、第2のコアICとコールドスペアコンプライアントではない外部回路との間の相互通信を提供するインターフェースコールドスペアチップレットとを含む。
[0026]実施形態では、コールドスペアチップレットのうちの少なくともいくつかは、米国特許第5,117,129号に記載された回路と同様又は同一の回路を実装する。
[0027]電力ゾーンのうちの1つ以上が複数の電力回路を含むいくつかの実施形態では、電力回路は、コントローラの制御下でシーケンスで電力供給される及び電力供給されないことができ、そのため、電圧が、指定された順番及びシーケンスで、その電力ゾーン上に設置されたコアIC及び/又は他の回路に印加され及び/又はそれから除去される。
[0028]いくつかの実施形態は、コールドスペアチップレットではない追加のチップレットを含み、それは、必要に応じて電圧及び/若しくは電流バッファリング及び変換、並びに/又は他の特徴を提供する。
[0029]実施形態では、MCM-HICは、その入力/出力信号線の全てがインターフェースコールドスペアチップレットに向けられるという点で、「デバイス全体」コールドスペアコンプライアントであり、そのため、電力が電力ゾーンの全てから引き出されると、コアICの全てが損傷から保護され、MCM-HICは、任意の相互接続された外部回路の動作に干渉しない。
[0030]1つ以上のコアIC及び任意の含まれるコールドスペアチップレットは、必要とされ得る任意の他のチップレット、並びに下にある回路基板に及び/又は直接外部信号線にデバイスを接続するために必要とされるキャパシタ又は抵抗器及び任意のI/Oピン又はパッドなどの任意のディスクリート構成要素と共に、MCM-HICの相互接続基板上に設置される。実施形態では、マルチ電力ゾーン相互接続基板は、層中に埋め込まれた配線を有する多層セラミックを含む。電力ゾーンのうちの1つ以上は、1つ以上の近接するゾーンと同じ高さで面一である「インターポーザ」として含まれることができる。これらの実施形態のいくつかでは、コールドスペアチップレットは、2つの隣接する電力ゾーン間の境界をまたぐことができ、そのため、電力が隣接する電力ゾーンの両方ではなく一方から引き出されると、コールドスペアチップレットは、部分的に電力供給され、そのため、規定された電力供給されていないインピーダンスを、電力供給されていないゾーン上に設置されたか又はそれと相互接続された回路に呈し、同時に、選択された電力供給されている電圧及び論理レベルを、電力供給されているゾーン上に設置されたか又はそれと相互接続された回路に必要に応じて呈する。
[0031]本開示は、コールドスペア非コンプライアントではない複数のIC及び他の回路を含む装置におけるコールドスペア動作の実装を簡略化する。非コールドスペアコンプライアントコアIC及び/又は他の回路の各々を別個のMCM-HIC中に実装する代わりに、本開示によると、複数の電力ゾーンを有する適切な相互接続基板を選択又は設計し、1つ以上の適切なコールドスペアチップレットを選択及び/又は設計することのみが必要である。
[0032]特に、実施形態は、外部回路の各々が、対応するインターフェースコールドスペアチップレットを通してMCM-HICの別個の電力ゾーン又は電力ゾーンのグループと相互接続するように構成することによって、他の点ではコールドスペアコンプライアントではない複数の外部回路に外部コールドスペアサポートを提供し、そのため、電力は、各外部回路及び対応する電力ゾーンに別個に独立して印加され、それから引き出されることができる。同様に、実施形態では、個々にコールドスペアコンプライアントではない複数のコアICが、MCM-HIC内の別個の電力ゾーン上に含まれ、仲介コールドスペアチップレットを通して相互接続され、そのため、選択的内部コールドスペアサポートは、電力回路を別個に制御することによってコアICの各々に提供される。
[0033]いくつかの実施形態では、相互接続基板は、複数の予め規定された相互接続基板の中から選択され、それらの各々は、1つ以上のコアICフットプリントをサポートする取り付けエリアと、ある特定の規定されたコールドスペアチップレットフットプリントと互換性のある1つ以上のコールドスペアチップレット取り付け位置とを有する複数の電力ゾーンを含む。
[0034]実施形態では、MCM-HICは、周囲シールリングを含むことができ、実施形態では、MCM-HICは、蓋も含む。実施形態によると、相互接続基板は、回路メタライゼーションのその複数の層中に埋め込まれた複数の電力ゾーンを有するMCM-HICの一体部分、又はMCM-HIC中若しくは上に設置された別個の構成要素、又は両方の組み合わせでのうちのいずれかあり得る。
[0035]様々な実施形態では、MCM-HICに含まれるコールドスペアチップレット及び/又は他のチップレット及び受動構成要素は、費用効果の高い量で予め製造され、次いで、特定の要件が生じたときに必要に応じて、在庫から選択され、オンデマンドで使用されることができる。これらの実施形態のいくつかでは、マルチ電力ゾーン相互接続基板は、コアIC(複数可)、コールドスペアチップレット(複数可)、他のチップレット(複数可)及びディスクリート構成要素(あれば)、パッケージ、並びにI/Oピン又はパッド間に必要とされる相互接続を提供するために、新しいコールドスペア用途のためのカスタム製造を必要とする唯一の要素である。
[0036]開示される方法は、それによって、複数の他の点では非コールドスペアコンプライアントのIC及び他のデバイスにコールドスペアサポートを提供することができるMCM-HICが、必要とされる生産量が中程度又は低いときであっても、費用効果の高い方法で特定の用途のために容易且つ柔軟に構成及び製造されることを可能にする。
[0037]実施形態では、コアIC、コールドスペアチップレット(複数可)、及び/又は他のチップレットのうちの少なくとも1つは、その上面上に設けられた接続点を有し、相互接続基板に反転して取り付けられるように構成された「フリップチップ」である。他の実施形態では、コアIC(複数可)、コールドスペアチップレット(複数可)、及び/又は他のチップレットのうちの少なくとも1つは、上面信号が基板にワイヤボンディングされた状態で反転せずに取り付けられるように構成される。実施形態では、コアIC(複数可)、コールドスペアチップレット(複数可)、及び/又は他のチップレットのうちの少なくとも1つは、2.5D又は3Dパッケージングのためのシリコン貫通ビア相互接続で構成される。実施形態では、MCM-HICは、気密又は非気密であり得、放射線硬化されることができ、及び/又は静電放電(ESD)緩和を含むことができる。
[0038]一般に、「コア」ICという用語は、コールドスペアコンプライアントではなく、本開示による1つ以上のコールドスペアチップレットと共にMCM-HIC中に含まれる任意の能動電子回路を指し、複数の電力ゾーン、コールドスペアチップレットは、MCM-HICにコールドスペアサポートを提供することに留意されたい。
[0039]本開示の1つの一般的な態様は、コールドスペアコンプライアントではない複数の回路を含む装置のコールドスペアをサポートするように構成されたマルチチップモジュールハイブリッド集積回路(MCM-HIC)である。MCM-HICは、複数の電力ゾーンに分割された相互接続基板と、複数の電力ゾーンは、第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンを含み、電力は、第2の電力ゾーンとは独立して第1の電力ゾーンに印加され、第1の電力ゾーンから引き出されることができる、 基板上に設置された少なくとも1つのコアICと、 基板上に、少なくとも部分的に第1の電力ゾーン上に設置された少なくとも1つのコールドスペアチップレットと、コールドスペアチップレットは、完全には電力供給されていないとき、規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力信号線又は出力信号線のうちの少なくとも1つに呈するように構成される、 を含み、それによって、電力が第1の電力ゾーンから引き出され、その結果として少なくとも1つのコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されると、少なくとも部分的に電力供給されていない複数の回路の中の全ての回路は、少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって損傷から保護され、同時にまた、少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって依然として動作中の複数の回路の中の任意の他の回路の動作を妨げることを防止される。
[0040]実施形態では、第1及び第2の電力ゾーンは、隣接しており、コールドスペアチップレットのうちの少なくとも1つは、第1の電力ゾーンと第2の電力ゾーンとの間の境界を越えて延在し、第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンの両方から電力を引き出すように設置される。
[0041]上記の実施形態のうちの任意のものでは、少なくとも1つのコアICは、第1の電力ゾーン上に設置された第1のコアIC及び第2の電力ゾーン上に設置された第2のコアICを含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、第1及び第2の電力ゾーンの各々について、第1及び第2のコアICとそれぞれ互換性がある電圧及び/又は電流でそれに電力が印加されることができる。これらの実施形態のうちの任意のものでは、第1のコアICと第2のコアICとの間の相互接続は、第1のコアICと第2のコアICとの間の相互運用性を可能にする少なくとも1つの仲介チップレットによって仲介されることができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、少なくとも1つの仲介チップレットは、第1のコアICと第2のコアICとの間で送信された信号のインピーダンス、電圧、及び電流相互運用性のうちの少なくとも1つを提供する。そしてこれらの実施形態のうちのいくつかでは、仲介チップレットは、コールドスペアチップレットのうちの1つであり、それによって、仲介コールドスペアチップレットであり、電力が第1の電力ゾーンから引き出され、その結果として第1のコアICから引き出され、仲介コールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されると、第2の電力ゾーン及び第2のコアICが依然として電力供給されている間、第1のコアICは、第2のコアICによって損傷されることから保護され、第2のコアICの動作は、電力供給されていない第1のコアICによって妨げられない。これらの実施形態のうちのいくつかでは、仲介コールドスペアチップレットは、第1の電力ゾーンと第2の電力ゾーンとの間の境界を越えて延在し、第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンの両方から電力を引き出すように、電力が第1の電力ゾーンから引き出されると、電力が仲介コールドスペアチップレットからも少なくとも部分的に引き出されるように、及び仲介コールドスペアチップレットが指定された電圧及び/又は論理レベルを第2のコアICに呈するように設置される。
[0042]上記の実施形態のうちの任意のものでは、外部信号線のグループは、基板上に設置されたインターフェースチップレットと複数の回路の外部回路との間の相互接続を提供することができ、外部信号線のグループは、外部回路とコアICとの間で信号を送信するように構成されることができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、インターフェースチップレットは、外部回路と第1のコアICとの間で送信された信号にインピーダンス、電圧、及び/又は電流相互運用性のうちの少なくとも1つを提供する。これらの実施形態のうちの任意のものでは、外部回路は、コールドスペアコンプライアントでなく、インターフェースチップレットは、コールドスペアチップレットのうちの1つであり、それによって、インターフェースコールドスペアチップレットであり、インターフェースコールドスペアチップレットは、第1の電力ゾーン上に少なくとも部分的に設置される、とすることができ、更に、電力が第1の電力ゾーンから引き出されると、電力はまた、インターフェースコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出され、電力はまた、外部回路を損傷することなく、及びMCM-HIC上に設置されたコアICのうちの任意のものの動作を妨げることなく外部回路から引き出されることができる、とすることができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、インターフェースコールドスペアチップレットは、第1の電力ゾーンと第2の電力ゾーンとの間の境界を越えて延在し、第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンの両方から電力を引き出すように設置され、第1のコアICは、第2の電力ゾーン上に設置され、電力が第1の電力ゾーンから引き出されると、電力はまた、インターフェースコールドスペアチップレットから部分的に引き出され、そのため、インターフェースコールドスペアチップレットは、規定されたインピーダンスを外部回路に呈し、同時に、少なくとも1つの指定された電圧及び/又は論理レベルを第1のコアICに呈する。
[0043]上記の実施形態のうちの任意のものでは、第1の電力ゾーンは、複数の独立して制御される電力回路を含むことができ、電力は、その決定されたシーケンスに従って電力を複数の電力回路から引き出し、複数の電力回路に印加することによって、コントローラの制御下で選択的に第1の電力ゾーンから引き出され、第1の電力ゾーンに印加されることができる。
[0044]上記の実施形態のうち任意のものでは、MCM-HICは、デバイス全体コールドスペアコンプライアントであり得る。
[0045]上記の実施形態のうち任意のものでは、コアICのうちの少なくとも1つは、VLSI ICであり得る。
[0046]上記の実施形態のうち任意のものでは、基板は、少なくとも5つの電力ゾーンに分割されることができる。
[0047]上記の実施形態のうち任意のものでは、基板は、少なくとも10個の電力ゾーンに分割されることができる。
[0048]上記の実施形態のうち任意のものでは、MCM-HICは、基板上に設置された、コールドスペアチップレットではないチップレットと受動構成要素とのうちの少なくとも1つを更に含むことができる。
[0049]本開示の第2の一般的な態様は、コールドスペアコンプライアントではない複数の回路を含む装置にコールドスペアサポートを提供する方法である。方法は、複数の回路の中から少なくとも1つのコアICを選択することと、 第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンを含む複数の電力ゾーンを有する相互接続基板を選択することと、 少なくとも1つのコールドスペアチップレットを選択することと、コールドスペアチップレットは、完全には電力供給されていないとき、規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力信号線又は出力信号線のうちの少なくとも1つに呈するように構成される、 相互接続基板上にコアICを設置することと、 相互接続基板上に、少なくとも部分的に第1の電力ゾーン上に少なくとも1つのコールドスペアチップレットを設置することと、 電力が第2の電力ゾーンとは独立してそれに印加され、それから引き出されることができ、そのため、電力が第1の電力ゾーンから引き出され、その結果として少なくとも1つのコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されると、少なくとも部分的に電力供給されていない複数の回路の中の全ての回路は、少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって損傷から保護され、同時にまた、少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって依然として動作中の複数の回路の中の任意の他の回路の動作を妨げることを防止されるように、第1の電力ゾーンを構成することと を含む。
[0050]実施形態では、少なくとも1つのコールドスペアチップレットを選択することは、予め製造されたコールドスペアチップレットのグループの中から少なくとも1つのチップレットを選択することを含む。
[0051]上記の実施形態のうち任意のものでは、少なくとも1つのコールドスペアチップレットを選択することは、コールドスペアチップレットを設計及び製造することを含むことができる。
[0052]上記の実施形態のうち任意のものでは、基板を選択することは、予め製造された基板のグループの中から基板を選択することを含むことができる。
[0053]そして上記の実施形態のうち任意のものでは、基板を選択することは、基板を設計及び製造することを含むことができる。
[0054]本明細書で説明する特徴及び利点は、包括的ではなく、特に、多くの追加の特徴及び利点は、図面、明細書、及び特許請求の範囲を踏まえれば当業者にとって明らかとなるであろう。その上、本明細書において使用される言語は、主に可読性及び教示の目的で、及び本発明の主題の範囲を限定しないように、選択されていることに留意されたい。
[0055]3つの電力ゾーンにわたって分散された、3つのインターフェースコールドスペアチップレット、2つのコアIC、1つの仲介コールドスペアチップレット、及び2つの他のICを設置するように構成された電力ゾーン及び取り付けエリアを含む本開示の実施形態の上面図である。 [0056]3つのインターフェース電力ゾーン中の3つのコールドスペアチップレットと別個の電力ゾーン中に分散された6つの他のチップレットとによってサポートされた専用コアIC電力ゾーン中に単一のコアICを設置するように構成された取り付けエリアを含み、ディスクリート受動構成要素として複数のキャパシタも含む、本開示の実施形態の上面図である。 [0057]本開示の実施形態の側面図である。 [0058]図3Aの実施形態の断面図である。 [0059]4つの電力ゾーン中に設置された4つのインターフェースコールドスペアチップレットと、インターポーザ電力ゾーン上に設置されたコアICと、インターポーザ電力ゾーンと他の電力ゾーンとの間をブリッジする5つの緩和チップレットとを含む本開示の実施形態の上面図である。 [0060]図3Cの実施形態の右側の断面図である。 [0061]本開示の方法の実施形態を例示するフロー図である。 [0062]本開示の実施形態による7つの電力ゾーンを有する相互接続基板の上面図である。
[0063]図1を参照すると、本開示は、コールドスペアコンプライアントではない複数のコアIC202、206及び/又は他の回路を含む装置にコールドスペアサポートを提供することができるコンパクトなマルチチップモジュール(「MCM」)ハイブリッド集積回路(「HIC」)200である。開示するMCM-HICは、複数の別個に制御される電力ゾーン100、102、108に分割される相互接続基板210を含み、電力ゾーン100、102、108の各々は、1つ以上の電力回路を含み、別個の電力ゾーン100、102、108中の電力回路は、別個に維持及び/又は制御される。
[0064]少なくとも1つのコアIC及び少なくとも1つの「コールドスペア」チップレットが、相互接続基板上に設置される。例えば、図1の実施形態は、第1の電力ゾーン108及び第2の電力ゾーン102を含み、その上に、対応する第1のコアIC202及び第2のコアIC206が設置され、それらは、仲介コールドスペアチップレット222によって相互接続される。コアIC202のうちの少なくとも1つはまた、外部信号線110と相互通信する3つのインターフェースコールドスペアチップレット208を介して1つ以上の外部回路(図示せず)と通信する。
[0065]「コールドスペア」チップレットは、本明細書では、電力供給されているときに、MCM-HIC中に含まれたコアIC間、及び/又は外部信号線を介する少なくとも1つのコアICと少なくとも1つの外部回路との間の通信インターフェースバッファとしての役割を果たすように構成されたチップレットとして定義される。いくつかの実施形態では、完全に電力供給されている間、コールドスペアチップレットは、相互接続された回路間で必要とされる場合に電圧及び/又は電流相互運用性変換を提供する。電力がコールドスペアICから少なくとも部分的に引き出されるとき、それは、一般に、高インピーダンス、「ソフト」プルダウンインピーダンスなどの選択された有限インピーダンス、及び/又は規定された電力供給されている電圧及び/又は論理レベルの任意の組み合わせであり得る、規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力及び出力ポート上に呈するように構成される。これらの規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルは、全ての相互接続された回路を損害から保護し、同時にまた、任意の電力供給されていない相互接続された回路が、依然として電力供給されている任意の他の相互接続された回路の継続動作に干渉することを防止するように構成される。
[0066]例えば、1つ以上の「インターフェース」コールドスペアチップレット208が、複数の他の外部回路がそれを通して相互通信するデータバス110とコアIC202との間の相互接続を提供する場合、及び他の外部回路が依然としてアクティブである間にコアIC202から電力を引き出すことが望ましい場合、実施形態では、インターフェースコールドスペアチップレット(複数可)208からも電力が引き出され、この例では、インターフェースコールドスペアチップレット(複数可)は、高インピーダンスをその/それらの入力及び出力の全てに呈し得、それによって、コアIC202をデータバス110から本質的に絶縁し、そのため、コアIC202は、損害されず、そのため、電力供給されていないコアIC202は、バス110上にあり依然としてアクティブである他の回路及び信号線110の継続動作に干渉しないであろう。
[0067]他の場合では、コールドスペアチップレットは、予め規定された論理レベル又は指定された有限インピーダンスをその入力ポート及び/又は出力ポートのうちの少なくとも1つ上に呈するように構成される。例えば、コールドスペアチップレットの出力ポートが外部メモリデバイスの書き込みイネーブル入力に排他的に接続されている場合、電力がコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されたときにその出力ポートが高インピーダンスを呈していたとすると、メモリデバイスの書き込みイネーブル入力は、制御されていないドリフトする論理状態に置かれることになり、そのため、それは潜在的にハイ又はローにドリフトし、外部メモリデバイスの内容が不注意に変更され得るリスクにつながる可能性がある。代わりに、書き込みイネーブル入力がアクティブハイである場合、出力ポートは、電力供給されていないときに論理ローを呈するように、「ソフト」プルダウン抵抗器を用いて構成され得る。又は、書き込みイネーブル入力がアクティブローである場合、アクティブ論理ハイが出力ポート上に維持されることができるように、コールドスペアチップレットから部分的にのみ電力を引き出すことが必要であり得る。
[0068]別の例として、コールドスペアチップレットの信号入力は、同軸ケーブルを通して信号入力に高速シリアル化デジタルデータを伝送する外部デバイスにAC結合され得る。そのような場合、電力がコールドスペアチップレットから除去されると、信号入力に伝送され続ける任意の信号エネルギーが伝送デバイスに反射して戻され、そこで損傷を引き起こし得ることがないように、信号入力が、同軸ケーブルのインピーダンスに整合される指定されたインピーダンスを呈することが必要であり得る。
[0069]実施形態では、選択的内部コールドスペア動作は、異なる電力ゾーン108、102上に設置されたコアIC202、206間の相互通信を仲介する少なくとも1つの「仲介」コールドスペアチップレット222によって提供される。例えば、図1の実施形態では、第1のコアIC202が第1の電力ゾーン108上に設置され、第2のコアIC206が第2の電力ゾーン102上に設置され、2つのコアIC202、206間の相互通信は、第1の電力ゾーン102上に部分的に、及び第2の電力ゾーン108上に部分的に設置されたコールドスペアチップレット222によって仲介される。電力が第1の電力ゾーン108から引き出されると、電力は、その結果として第1のIC202から引き出され、仲介コールドスペアチップレット222から部分的に引き出される。選択的内部コールドスペアサポートは、仲介コールドスペアチップレット222が電力供給されていない第1のコアIC202を保護し、同時に、第2のコアIC206が損傷されず、妨げられることなくその動作を継続することが可能であることを保証する高インピーダンス及び/又は他の規定されたインピーダンスを第2のコアIC206に呈するという点で、仲介コールドスペアチップレット222によって提供される。
[0070]同様に、実施形態では、外部コールドスペアサポートは、コールドスペアコンプライアントではない外部回路が、MCM-HIC200の選択された電力ゾーン100又は電力ゾーンの選択されたグループ上に少なくとも部分的に設置された1つ以上の「インターフェース」コールドスペアチップレット208とのみ相互接続するように構成することによって提供される。電力が外部回路から引き出されると、電力は、1つ以上の選択された電力ゾーン100からも引き出され、そのため、インターフェースコールドスペアチップレット(複数可)208は、少なくとも部分的に電力供給されず、規定されたインピーダンスをそれらの入力及び出力上に呈し、それによって、MCM-HIC200の電力供給されているコアIC202、206が妨げられることなくそれらの動作を継続することを可能にし、同時にまた、電力供給されていない外部回路を損傷から保護する。
[0071]例えば、実施形態では、1つ以上のインターフェースコールドスペアチップレット208は、「第1の」電力ゾーン100上に少なくとも部分的に設置され、「第2の」電力ゾーン108上に設置されたコアIC202とフラッシュドライブなどの外部回路との間の相互通信を提供する。電力が外部回路から引き出されると、電力は、第1の電力ゾーン100からも引き出され、その結果として、電力は、少なくとも1つのインターフェースコールドスペアチップレット208から少なくとも部分的に引き出される。外部コールドスペアサポートは、インターフェースコールドスペアチップレット208がフラッシュドライブ又は外部回路を損傷から保護し、同時に、高インピーダンス又は他の規定されたインピーダンスを依然として電力供給されているコアIC202に呈し、それによって、コアIC202が損傷されず、電力供給されていない外部回路によって妨げられることなくその動作を継続することが可能であることを保証するという点で、インターフェースコールドスペアチップレット208によって提供される。
[0072]実施形態は、仲介コールドスペアチップレット222及びインターフェースコールドスペアチップレット208の両方を含む。例えば、実施形態は、第1の電力ゾーン100上に設置された第1のコアIC202と、第2の電力ゾーン100上に設置された第2のコアIC206と、第1のコアIC202と第2のコアIC206との間の相互通信を仲介する、第1の電力ゾーン108上に少なくとも部分的に設置された少なくとも1つの仲介コールドスペアチップレット222と、コアIC202のうちの少なくとも1つとコールドスペアコンプライアントではない外部回路との間の相互通信を提供するインターフェースコールドスペアチップレット208とを含む。
[0073]実施形態では、コールドスペアチップレット208、222のうちの少なくともいくつかは、米国特許第5,117,129号に記載された回路と同様又は同一の回路を実装する。
[0074]1つ以上の電力ゾーン100、102、108が複数の電力回路(図示せず)を含むいくつかの実施形態では、電力回路は、コントローラ(図示せず)の制御下でシーケンスで電力供給される及び電力供給されないことができ、そのため、電圧は、指定された順序及びシーケンスで、その電力ゾーン中に含まれた回路に印加され及び/又はそれから除去される。
[0075]図2を参照すると、1つ以上のコアIC202、コールドスペアチップレット208、及び任意の他のチップレット204に加えて、MCM-HIC200はまた、必要に応じて受動構成要素212を含むことができる。
[0076]実施形態では、複数の外部回路の各々は、1つ以上のインターフェースコールドスペアチップレット208、220を介して、1つの電力ゾーン100、104と排他的に、又は電力ゾーンのある特定のサブセットとのみ相互接続される。これらの実施形態のうちのいくつかでは、外部コールドスペアサポートは、それに相互接続する外部デバイスが電力供給されていないとき、対応する電力ゾーン(又はゾーンのグループ)から電力を引き出すことによって、外部回路の各々に別個に提供される。
[0077]例えば、図2を引き続き参照すると、実施形態では、MCM-HIC200内の第2の電力ゾーン108上に設置されたコアIC202が、コアIC202の初期化中にコールドスペアコンプライアントではない外部フラッシュメモリ(図示せず)とそれを通して通信することが可能である外部信号線の第1のグループ110が、第1の電力ゾーン100上に少なくとも部分的に設置された第1のインターフェースコールドスペアチップレット208にルーティングされ、コアIC202が、初期化が完了した後に他の外部回路(図示せず)とそれを通して通信することが可能である外部信号線の第2のグループ112が、第2の電力ゾーン108上に、又は図2に示すように第3の電力ゾーン104上に設置された第2のインターフェースコールドスペアチップレット220にルーティングされる場合、本開示の実施形態は、コアIC202及び第2のインターフェースコールドスペアチップレット220、並びに依然として電力供給されている任意の他の回路が設置された他の電力ゾーン102、104、108に電力を提供し続け、それによって、フラッシュメモリに外部コールドスペアサポートを提供している間に、初期化が完了した後にフラッシュメモリ及び第1の電力ゾーン100から電力が引き出されることを可能にする。
[0078]同様に、同じ例では、第3の電力ゾーン104上に設置されたインターフェースコールドスペアチップレット202を介してコアIC220と通信する外部回路が、コアIC202が設置された第2の電力ゾーン108から電力が引き出されるときに依然として電力供給されている場合、他の電力ゾーン102、106に電力を提供し続けている間に、第3の電力ゾーン104からも電力が引き出されることができる。インターフェースコールドスペアチップレット220は、それによって、コアIC202に選択的内部コールドスペアサポートを提供する。この例における2つのインターフェースコールドスペアチップレット208、220及び関連する電力ゾーン100、104は、それによって、フラッシュメモリへの外部コールドスペアサポート及びコアIC202への内部コールドスペアサポートの両方を提供することができる。
[0079]同じ例では、MCM-HIC200は、電力が電力ゾーン100、102、104、108の全てから引き出されると、デバイス全体コールドスペアサポートがコールドスペアチップレット208、220によってMCM-HIC200に提供されるという点で、デバイス全体コールドスペアコンプライアントである。
[0080]実施形態では、コールドスペアチップレット208、220のうちの少なくとも1つは、信号バッファ/ドライバとしての役割を更に果たし、それによって、より高い電圧及び/又は電流で外部信号線を駆動しながら、コアIC202が最適な低電圧及び/又は電流で動作することを可能にする。実施形態は、コアIC202のI/Oポートと接続された信号線110、112との間の信号電圧及び電流のバッファリング及び駆動を提供するために、あらゆる目的のためにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第7,239,177号に開示されるものと同様の回路を組み込むコールドスペアチップレットを含む。
[0081]図2に見られるように、コアIC202及びコールドスペアチップレット208、220は、他のチップレット204及びディスクリート構成要素としてのキャパシタ212と共に相互接続基板210上に設置される。
[0082]図1の実施形態では、コアIC202、206及びチップレット204、208は、相互接続基板210に取り付けられるが、そうでなければ露出されるか、又はエポキシ若しくは同様の物質、即ち「グロブトップ」によって覆われるのに対して、図2の実施形態では、コアIC202及びチップレット204、208、220は、「シールリング」214によって囲まれ、「シールリング」214は、例えばエポキシ若しくは同様の物質でアンダーフィルされて、囲まれた構成要素を封止することができるか、又は以下でより詳細に説明するように、蓋によって覆われて、収容筐体を形成することができる。
[0083]周囲シールリング214を含むいくつかの実施形態では、シールリング214は、相互接続基板210と一体である。他の実施形態では、シールリング214は、相互接続基板210上に設置されるか又はそれを囲む別個の要素である。
[0084]図3Aは、マルチゾーン相互接続基板210の上部に設置されたシールリング214を含む実施形態の側面図であり、相互接続基板210と下にある回路基板(図示せず)との間の相互接続は、宇宙用途に典型的に使用されるようなセラミックカラムグリッドアレイ(CCGA)218によって形成される。
[0085]図3Bは、図3Aの実施形態の断面図である。この実施形態では、周囲シールリング214は、シールリング214の上部に付着されたリング300に半田付けされたカバー304によって気密密封され、そのため、カバー304、シールリング214、及び相互接続基板210は、コアIC202、206、コールドスペアチップレット208、他のチップレット204、及びキャパシタ212又は抵抗器などの任意のサポート構成要素を収容する気密密封チャンバ302を共に形成する。図3Bの例における相互接続基板210は、各層上の配線トレース及び層間の相互接続を提供するビアを有するセラミックの複数の層を使用して構築された複数の電力ゾーン100、102、104、106、108を含む。コアIC202、206、コールドスペアチップレット208、任意の他のチップレット204、及び任意の他の構成要素212は、相互接続基板210の表面上に設けられた金属パッドに半田付けされる。
[0086]図3A及び図3Bの例示する実施形態によると、垂直半田カラム218は、宇宙用途などの極端な環境において経験され得るような、相互接続基板210と下にある回路基板(図示せず)との間の熱膨脹の差に適応するように、屈曲して下にある回路基板への電気接続のために相互接続基板210の底面から延在する。同様の実施形態は、半田ボールが設けられる「ボールグリッド」アレイ、又はパッドが、例示するカラム218の代わりに、相互接続基板210の底部又はパッケージ底部216上に設けられる「ランドグリッド」アレイを用いて構成される。
[0087]図3Cを参照すると、電力ゾーンのうちの少なくとも1つは、1つ以上の近接するゾーン100、102、104、106と同じ高さで面一である電力切り替え可能な「インターポーザ」ゾーン306として含まれることができる。図3Cでは、コアIC202が取り付けられるインターポーザゾーン306は、隣接する電力ゾーン100、102、104、106と面一である。例示する実施形態では、コールドスペア又は他のチップレットとすることができる複数のチップレット204は、インターポーザ306と周囲電力ゾーン100、102、104、106のうちの1つ以上との間の境界をまたぎ、そのため、チップレット204は、両方のゾーンの電圧及び電流にアクセスすることが可能である。図3Dは、図3Cの実施形態の右側の断面図である。
[0088]特に、コールドスペアチップレット204は、2つの隣接する電力ゾーン104、306の間の境界にまたがることができ、そのため、電力が隣接する電力ゾーン104、306の一方104から引き出されるが他方306から引き出されないとき、コールドスペアチップレット204は、依然として部分的に電力供給されており、それによって、選択された電圧及び論理レベルを、依然として電力供給されている相互接続された回路に必要に応じて呈することを可能にする。
[0089]図3A~3Dの実施形態では、コアIC202は、シリコン貫通ビア及び/又は半田ボール308を使用して、基板210の下にある電力ゾーン306に接続される。実施形態は、蓋への放熱を管理するために、コアIC202及び/又はチップレット204、208と蓋304との間に当技術分野で知られている熱充填材料310を更に含む。図には例示していないが、当技術分野で知られているアンダーフィル材料はまた、熱ストレス、衝撃及び、振動を緩和するために、コアIC202及び/又はチップレット204、208と基板の上面との間に含まれることできる。
[0090]図1と組み合わせて図4を参照すると、実施形態では、コールドスペアコンプライアントではない複数のコアIC202、206及び他の回路を含む装置のコールドスペアサポートのためのMCM-HICデバイス200を構成及び製造する開示する方法は、コールドスペアコンプライアントではない少なくとも1つのコアIC202、206を選択すること402、並びに少なくとも1つのコールドスペアチップレット208、222及び/又は必要とされ得る他の構成要素204を選択すること404を含む。用途に応じて、コールドスペアコンプライアントではない回路のうちの1つのみ又はサブセットのみが、MCM-HIC200内にコアIC202、206として設置され得、その一方で、他の回路は、あれば、上記で説明したように、MCM-HIC200のそれぞれの割り当てられた電力ゾーン100又は電力ゾーンのグループと排他的に相互接続する外部回路として含まれる。
[0091]適切な予め規定されたコールドスペア(及び/又は他の)チップレットが利用可能ではない場合、新しいコールドスペア(又は他の)チップレットが設計及び製造されることができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、ICのうちの少なくともいくつかは、規定されたフットプリントのグループの中から選択されたダイサイズ又は「フットプリント」(即ち2次元形状及びI/Oロケーション)を有する。
[0092]実施形態では、相互接続基板設計は、ダイレイアウト、電力ゾーンレイアウト、層の数、構築材料、等を指定する複数の予め規定された基板設計の中から選択される406か、そうでなければ特定の用途のために作成される。特に、基板設計の各々は、少なくとも1つの標準コアICフットプリントとの互換性のために構成された少なくとも1つのコアICダイと、規定されたコールドスペアチップレットフットプリントのうちの1つ以上と互換性のある1つ以上のチップレットダイとを含む。例えば、図1に例示する基板210は、インターフェースコールドスペアチップレットのために用意された3つのコールドスペアチップレットサイト208と、仲介コールドスペアチップレット222のために用意された1つのコールドスペアチップレットサイトと、他のチップレットのために用意された2つの「他の」チップレットサイト204と、「コア」IC202、206の設置のための2つのサイトとを含む。実施形態では、相互接続基板設計のうちの少なくともいくつかは、図2に示すように、ディスクリート構成要素212を設置するように構成された追加のサイトを含む。
[0093]次いで、選択されたコアIC202、206、コールドスペアチップレット208、他のチップレット204及びIC(あれば)、並びにディスクリート構成要素212(あれば)に必要とされる電力ゾーン及び相互接続、並びに下にある回路基板への接続に必要とされるピン又はパッドを提供する選択された基板設計に従って、基板が製造される408。最後に、選択され用意された構成要素からMCM-HICが組み立てられる410。
[0094]図5は、本開示の実施形態による、7つの電力ゾーン108、500~510を含む相互接続基板210の内部配線層の上面図である。実施形態は、10個以上の電力ゾーンを含むことができる。図5の実施形態では、コアIC202が取り付けられる電力ゾーン108は、基板210の1つの縁部まで延在し、また、各々が基板210の側部まで延在する6つの他の電力ゾーン500~510に当接する。この配置は、電力ゾーン108、500~510の各々が、外部回路への相互接続を提供するインターフェースコールドスペアチップレットを含むことを可能にする。本出願によると、少なくとも1つのコールドスペアチップレット208及び少なくとも1つのコアICが、これらの当接ゾーン108、500~510の各々中に設置されることができ、電力が選択的に、必要に応じて電力ゾーン108、500~510の任意の組み合わせに印加され、それから引き出されることができる。実施形態では、コアIC202、206との相互通信を必要とする外部信号線は、それらのコールドスペア要件に従ってグループ化され、対応する電力ゾーン108、500~510中に取り付けられたインターフェースコールドスペアチップレット208に向けられ、そのため、外部コールドスペアサポートが、関連する電力ゾーン(複数可)から電力を引き出すことによって、信号線が相互接続する選択された外部デバイス又は回路に提供されることができる。
[0095]実施形態では、少なくともいくつかのコールドスペアチップレット208及び/又は他のチップレットは、必要に応じて在庫から選択され組み立てられることができるように、費用効果の高い量で予め製造される。これらの実施形態のうちのいくつかでは、相互接続基板210は、特定の用途によって必要とされるコールドスペアトレランスを提供するために、新しい用途のためのカスタム製造を必要とする唯一の要素である。
[0096]開示した方法は、それによって、複数の電力ゾーンを有するMCM-HICが、必要とされる量が中程度又は低い場合であっても、費用効果の高い方法で特定の用途のために容易且つ柔軟に構成及び製造されることを可能にする。
[0097]実施形態では、コアIC202、206、及びチップレット204、208、222のうちの少なくとも1つは、その上面上に設けられた接続点を有し、パッケージ中に反転して取り付けられるように構成された「フリップチップ」である。実施形態では、コアIC(複数可)202、206、及び/又はチップレット204、208、222のうちの少なくとも1つは、放射線硬化され、並びに/又は周囲シールリング及び蓋は、構成要素を取り囲み、放射線から保護するように構成される。様々な実施形態は、静電放電(ESD)軽減を含む。
[0098]本開示のMCM-HICは、コアIC(複数可)202、206、チップレット(複数可)204、208、222、及び他の構成要素212が取り付けられる「空洞」又は「区画」を有する「パッケージ」として本明細書では説明していることがあるが、露出されたダイを有する取り付け面を呈する平坦な相互接続基板を有するパッケージなどの周囲シールリング又は蓋を含まない構成、及び「グロブトップ」封止を有する構成、即ち、周囲シールリングを用いて又は用いずに構成要素がエポキシなどの保護材料によって覆われる構成を含む他の取り付け構成が本開示の範囲内に含まれる。複数の区画、例えば、電力ゾーンのうちの1つ以上のための別個の区画を有する実施形態もまた、本開示の範囲内に含まれる。
[0099]更に、開示したMCM-HICは、下にある回路基板又は配線基板に接続するように構成されたパッケージ底部又は相互接続基板の底面上にカラム、ピン、又はパッドを有するものとして本明細書では説明しているが、有線のシングル又はマルチピンコネクタで終端するデバイスから延在するケーブルなどの他のタイプのI/O接続が本開示の範囲内に含まれる。
[00100]本開示の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。本提出物の各及び全ページ、並びにその全ての内容は、どれほど特徴付けられようと、特定されようと、又は番号付けられようと、本出願内での形式又は配置に関わらず、あらゆる目的のために本出願の実質的部分であると見なされる。本明細書は、網羅的であること、又は開示したまさにその形態に本開示を限定することを意図されない。本開示を踏まえて、多くの修正及び変形が可能である。
[00101]本出願は限られた数の形態で示しているが、本開示の範囲はこれらの形態だけに限定されず、その趣旨から逸脱することなく様々な変更及び修正を受け入れることができる。本明細書で提示した開示は、本開示の範囲内にある特徴の全ての可能な組み合わせを明示的に開示するわけではない。様々な実施形態について本明細書で開示した特徴は、一般に、本開示の範囲から逸脱することなく、自己矛盾しない任意の組み合わせに交換及び組み合わされることができる。特に、以下の従属請求項に提示される限定は、従属請求項が互いに論理的に矛盾しない限り、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の数及び任意の順序でそれらの対応する独立請求項と組み合わされることができる。

Claims (23)

  1. コールドスペアコンプライアントではない複数の回路を含む装置のコールドスペアをサポートするように構成されたマルチチップモジュールハイブリッド集積回路(MCM-HIC)であって、前記MCM-HICは、
    複数の電力ゾーンに分割された相互接続基板と、前記複数の電力ゾーンは、第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンを含み、電力は、前記第2の電力ゾーンとは独立して前記第1の電力ゾーンに印加され、前記第1の電力ゾーンから引き出されることができる、
    前記基板上に設置された少なくとも1つのコアICと、
    前記基板上に、少なくとも部分的に前記第1の電力ゾーン上に設置された少なくとも1つのコールドスペアチップレットと、前記コールドスペアチップレットは、完全には電力供給されていないとき、規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力信号線又は出力信号線のうちの少なくとも1つに呈するように構成される、
    を備え、それによって、電力が前記第1の電力ゾーンから引き出され、その結果として前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されると、少なくとも部分的に電力供給されていない前記複数の回路の中の全ての回路は、前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって損傷から保護され、同時にまた、前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって依然として動作中の前記複数の回路の中の任意の他の回路の動作を妨げることを防止される、MCM-HIC。
  2. 前記第1及び第2の電力ゾーンは、隣接しており、前記コールドスペアチップレットのうちの少なくとも1つは、前記第1の電力ゾーンと前記第2の電力ゾーンとの間の境界を越えて延在し、前記第1の電力ゾーン及び前記第2の電力ゾーンの両方から電力を引き出すように設置される、請求項1に記載のMCM-HIC。
  3. 前記少なくとも1つのコアICは、前記第1の電力ゾーン上に設置された第1のコアIC及び前記第2の電力ゾーン上に設置された第2のコアICを含む、請求項1に記載のMCM-HIC。
  4. 前記第1及び第2の電力ゾーンの各々について、前記第1及び第2のコアICとそれぞれ互換性がある電圧及び/又は電流でそれに電力が印加されることができる、請求項3に記載のMCM-HIC。
  5. 前記第1のコアICと前記第2のコアICとの間の相互接続は、前記第1のコアICと前記第2のコアICとの間の相互運用性を可能にする少なくとも1つの仲介チップレットによって仲介される、請求項3に記載のMCM-HIC。
  6. 前記少なくとも1つの仲介チップレットは、前記第1のコアICと前記第2のコアICとの間で送信された信号のインピーダンス、電圧、及び電流相互運用性のうちの少なくとも1つを提供する、請求項5に記載のMCM-HIC。
  7. 前記仲介チップレットは、前記コールドスペアチップレットのうちの1つであり、それによって、仲介コールドスペアチップレットであり、
    電力が前記第1の電力ゾーンから引き出され、その結果として前記第1のコアICから引き出され、前記仲介コールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されると、前記第2の電力ゾーン及び第2のコアICが依然として電力供給されている間、前記第1のコアICは、前記第2のコアICによって損傷されることから保護され、前記第2のコアICの動作は、前記電力供給されていない第1のコアICによって妨げられない、
    請求項6に記載のMCM-HIC。
  8. 前記仲介コールドスペアチップレットは、前記第1の電力ゾーンと前記第2の電力ゾーンとの間の境界を越えて延在し、前記第1の電力ゾーン及び前記第2の電力ゾーンの両方から電力を引き出すように設置され、電力が前記第1の電力ゾーンから引き出されると、
    電力はまた、前記仲介コールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出され、
    前記仲介コールドスペアチップレットは、指定された電圧及び/又は論理レベルを前記第2のコアICに呈する、請求項7に記載のMCM-HIC。
  9. 外部信号線のグループは、前記基板上に設置されたインターフェースチップレットと前記複数の回路の外部回路との間の相互接続を提供し、前記外部信号線のグループは、前記外部回路と前記コアICとの間で信号を送信するように構成される、請求項1に記載のMCM-HIC。
  10. 前記インターフェースチップレットは、前記外部回路と前記第1のコアICとの間で送信された前記信号にインピーダンス、電圧、及び/又は電流相互運用性のうちの少なくとも1つを提供する、請求項9に記載のMCM-HIC。
  11. 前記外部回路は、コールドスペアコンプライアントでなく、
    前記インターフェースチップレットは、前記コールドスペアチップレットのうちの1つであり、それによって、インターフェースコールドスペアチップレットであり、前記インターフェースコールドスペアチップレットは、前記第1の電力ゾーン上に少なくとも部分的に設置され、
    電力が前記第1の電力ゾーンから引き出されると、
    電力はまた、前記インターフェースコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出され、
    電力はまた、前記外部回路を損傷することなく、及び前記MCM-HIC上に設置された前記コアICのうちの任意のものの動作を妨げることなく前記外部回路から引き出されることができる、
    請求項9に記載のMCM-HIC。
  12. 前記インターフェースコールドスペアチップレットは、前記第1の電力ゾーンと第2の電力ゾーンとの間の境界を越えて延在し、前記第1の電力ゾーン及び前記第2の電力ゾーンの両方から電力を引き出すように設置され、
    前記第1のコアICは、前記第2の電力ゾーン上に設置され、
    電力が前記第1の電力ゾーンから引き出されると、電力はまた、前記インターフェースコールドスペアチップレットから部分的に引き出され、そのため、前記インターフェースコールドスペアチップレットは、規定されたインピーダンスを前記外部回路に呈し、同時に、少なくとも1つの指定された電圧及び/又は論理レベルを前記第1のコアICに呈する、
    請求項11に記載のMCM-HIC。
  13. 前記第1の電力ゾーンは、複数の独立して制御される電力回路を備え、
    電力は、その決定されたシーケンスに従って電力を前記複数の電力回路から引き出し、前記複数の電力回路に印加することによって、コントローラの制御下で選択的に前記第1の電力ゾーンから引き出され、前記第1の電力ゾーンに印加されることができる、
    請求項1に記載のMCM-HIC。
  14. 前記MCM-HICは、デバイス全体コールドスペアコンプライアントである、請求項1に記載のMCM-HIC。
  15. 前記コアICのうちの少なくとも1つは、VLSI ICである、請求項1に記載のMCM-HIC。
  16. 前記基板は、少なくとも5つの電力ゾーンに分割される、請求項1に記載のMCM-HIC。
  17. 前記基板は、少なくとも10個の電力ゾーンに分割される、請求項1に記載のMCM-HIC。
  18. 前記MCM-HICは、前記基板上に設置された、コールドスペアチップレットではないチップレットと受動構成要素とのうちの少なくとも1つを更に備える、請求項1に記載のMCM-HIC。
  19. コールドスペアコンプライアントではない複数の回路を含む装置にコールドスペアサポートを提供する方法であって、前記方法は、
    前記複数の回路の中から少なくとも1つのコアICを選択することと、
    第1の電力ゾーン及び第2の電力ゾーンを含む複数の電力ゾーンを有する相互接続基板を選択することと、
    少なくとも1つのコールドスペアチップレットを選択することと、前記コールドスペアチップレットは、完全には電力供給されていないとき、規定されたインピーダンス、電圧、及び/又は論理レベルをその入力信号線又は出力信号線のうちの少なくとも1つに呈するように構成される、
    前記相互接続基板上に前記コアICを設置することと、
    前記相互接続基板上に、少なくとも部分的に前記第1の電力ゾーン上に前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットを設置することと、
    電力が前記第2の電力ゾーンとは独立してそれに印加され、それから引き出されることができ、そのため、電力が前記第1の電力ゾーンから引き出され、その結果として前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットから少なくとも部分的に引き出されると、少なくとも部分的に電力供給されていない前記複数の回路の中の全ての回路は、前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって損傷から保護され、同時にまた、前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットによって依然として動作中の前記複数の回路の中の任意の他の回路の動作を妨げることを防止されるように、前記第1の電力ゾーンを構成することと
    を備える、方法。
  20. 前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットを選択することは、予め製造されたコールドスペアチップレットのグループの中から少なくとも1つのチップレットを選択することを含む、請求項19に記載の方法。
  21. 前記少なくとも1つのコールドスペアチップレットを選択することは、コールドスペアチップレットを設計及び製造することを含む、請求項19に記載の方法。
  22. 前記基板を選択することは、予め製造された基板のグループの中から前記基板を選択することを含む、請求項19に記載の方法。
  23. 前記基板を選択することは、前記基板を設計及び製造することを含む、請求項19に記載の方法。
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