JP7087044B2

JP7087044B2 - チップ電力供給システム、チップ、ｐｃｂ、およびコンピュータデバイス

Info

Publication number: JP7087044B2
Application number: JP2020185780A
Authority: JP
Inventors: ヤドン・バイ; ジジュン・ク; チャンシン・スン; ハイタオ・ハン
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2040-11-06
Also published as: JP2021077891A; CN112788842A; US20210143141A1; EP3826053A1; US11387226B2

Description

本出願は、チップ技術に関し、詳細には、チップ電力供給システム、チップ、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）、およびコンピュータデバイスに関する。

第５世代モバイル通信技術（５^ｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｎｅｔｗｏｒｋ、５Ｇ）および人工知能（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、ＡＩ）の適用が発展するにつれて、ネットワークチップは、より強力なスイッチング能力と処理能力を提供する必要があり、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ、ＣＰＵ）およびＡＩチップも、より強力な計算能力を提供する必要がある。結果として、これらのチップは、動作の間により大きい電流を必然的に必要とする。

動作中のチップにより大きい電流をどのように提供するかが、この分野において至急解決されるべき問題になっている。

本出願は、チップにより大きい電流を提供し、それにより、チップを使用するコンピュータデバイスの信号処理能力および／または計算能力を高めるための、チップ電力供給システム、チップ、ＰＣＢ、およびコンピュータデバイスを提供する。

本出願の第１の態様は、チップ電力供給システムを提供する。チップ電力供給システムは、第１のプリント回路基板ＰＣＢ、チップ、電力コントローラ、およびインダクタモジュールを含む。第１のＰＣＢはＮ個のビアを含み、Ｎ個のビアの第１の端部が第１のＰＣＢの最上位層に配置され、Ｎ個のビアの第２の端部が第１のＰＣＢの最下位層に配置される。チップの底面にはＮ個の電力供給コンタクトが設けられ、チップは、Ｎ個の電力供給コンタクトおよびＮ個のビアの第１の端部を通じて第１のＰＣＢの最上位層に接続される。インダクタモジュールの底面にはＭ個の電力供給コンタクトが設けられ、インダクタモジュールは、Ｍ個の電力供給コンタクトおよびＮ個のビアのうちのＭ個のビアの第２の端部を通じてチップに接続される。電力コントローラは、第１のＰＣＢを通じてインダクタモジュールに接続され、チップに電力を供給するようにインダクタモジュールを制御する。ＮとＭの両方が自然数であり、ＭはＮ未満である。

本出願において提供されるチップ電力供給システムによれば、チップの電力供給経路を短絡し、電力供給経路上でのエネルギー消費を大きく減らすことができる。加えて、本出願のチップ電力供給システムによれば、インダクタモジュールは、ＰＣＢを通じてチップの周辺（チップが覆うエリアの外側のエリア）からチップに電力を供給する必要はなく、ＰＣＢの層の量が減り、ＰＣＢの製造コストが低下する。さらに、インダクタモジュールはＰＣＢのビアを通じてチップに電圧を伝え、ビアは同じ長さを有するので、チップのすべての電源コンタクトに到達するインピーダンスは基本的に同じであり、それにより、チップの一部の電源コンタクトにおける過電流の問題を解決する。

ある実装形態では、チップ電力供給システムは、入力キャパシタおよび出力キャパシタをさらに含み、入力キャパシタは、入力電圧をフィルタリングし、フィルタリングされた入力電圧をインダクタモジュールに入力するように構成され、出力キャパシタは、出力電圧をフィルタリングし、フィルタリングされた出力電圧をチップに入力するように構成される。入力キャパシタが入力電圧をフィルタリングでき、出力キャパシタがインダクタモジュールの出力電圧をフィルタリングできるので、チップに最終的に送られる電流がより安定する。

ある実装形態では、インダクタモジュールは、Ｍ個の電力供給コンタクトおよびＮ個のビアのうちのＭ個のビアの第２の端部を通じて第１のＰＣＢの底面に接続され、Ｍ個のビアを通じてチップに接続される。この実装形態では、インダクタモジュールは、ＰＣＢのＭ個のビアを通じてチップに直接接続されるので、チップ電力供給システムには１つのＰＣＢしかなくてもよく、それにより、チップ電力供給システムの製造コストが低下する。

ある実装形態では、インダクタモジュールは、安定した電圧と電流を出力するための、インダクタおよび２つのＭＯＳトランジスタを含む。任意選択で、インダクタモジュールは複数のサブモジュールを含み、各サブモジュールがインダクタおよび２つのＭＯＳトランジスタを含む。複数のサブモジュールを統合するインダクタモジュールは、より大きな電流を提供することができる。

ある実装形態では、チップ電力供給システムは複数のインダクタモジュールを含み、出力キャパシタは第１のキャパシタを含み、第１のキャパシタは第１のＰＣＢの最下位層に結合され、第１のキャパシタは、第１のＰＣＢのＮ個のビアのうちの少なくとも２つを通じてチップに接続され、第１のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて複数のインダクタモジュールに接続される。この実装形態では、複数のインダクタモジュールがチップにより大きい電流を提供することができ、第１のキャパシタは、インダクタモジュールによってチップに送られる電流を、より安定したものに、かつ滑らかにすることができる。

ある実装形態では、出力キャパシタは第２のキャパシタをさらに含み、第２のキャパシタは、第１のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて複数のインダクタモジュールに接続され、第２のキャパシタは、第１のＰＣＢに結合され、チップの周辺に配置される。この実装形態では、追加された第２のキャパシタが、インダクタモジュールによってチップに送られる電流をより安定したものにすることができる。加えて、第２のキャパシタはチップの周辺に並べられるので、第２のキャパシタは、チップの電力供給コンタクトが配置される範囲を占有せず、したがって、チップに提供される電流は減少しない。

ある実装形態では、出力キャパシタは第２のキャパシタをさらに含み、第２のキャパシタは、第１のＰＣＢに埋め込まれ、第１のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて複数のインダクタモジュールに接続される。この実装形態では、追加された第２のキャパシタが、インダクタモジュールによってチップに送られる電流をより安定したものにすることができる。加えて、第２のキャパシタがＰＣＢの内部に並べられるので、第２のキャパシタは、チップの電力供給コンタクトが配置される範囲を占有せず、したがって、チップに提供される電流は減少しない。

ある実装形態では、チップ電力供給システムは第２のＰＣＢをさらに含み、第２のＰＣＢはＮ個のビアを含み、第２のＰＣＢのＮ個のビアは第１のＰＣＢのＮ個のビアに対応し、第２のＰＣＢは、第２のＰＣＢのＮ個のビアを通じて第１のＰＣＢに電気的に接続される。インダクタモジュールは、Ｍ個の電力供給コンタクトおよび第２のＰＣＢのＮ個のビアのうちのＭ個のビアを通じて、第１のＰＣＢのＮ個のビアのうちのＭ個のビアの第２の端部に接続され、第１のＰＣＢのＭ個のビアを通じてチップに接続される。この実装形態では、インダクタモジュールは、第２のＰＣＢおよび第１のＰＣＢを通じてチップに電気的に接続されるので、本出願のチップ電力供給システムは、より柔軟に実装される。

ある実装形態では、チップ電力供給システムは複数のインダクタモジュールを含み、出力キャパシタは第１のキャパシタおよび第２のキャパシタを含み、第１のキャパシタは第２のＰＣＢの最下位層に結合され、第１のキャパシタは第２のＰＣＢおよび第１のＰＣＢに対応するビアを通じてチップに接続され、第２のキャパシタは第２のＰＣＢに埋め込まれ、第１のキャパシタおよび第２のキャパシタは、第２のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて複数のインダクタモジュールに接続される。この実装形態では、キャパシタは、チップ電力供給システムのフィルタリング効果をもたらすために第２のＰＣＢに埋め込まれるので、インダクタモジュールによってチップに送られる電流および電圧はより安定している。

ある実装形態では、チップ電力供給システムは複数のインダクタモジュールを含み、出力キャパシタは、第２のＰＣＢの最下位層に結合され、第２のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて複数のインダクタモジュールに接続され、出力キャパシタはチップの周辺に配置される。この実装形態では、出力キャパシタは、チップの周辺に並べられ、チップの電力供給コンタクトが配置される範囲を占有しないので、チップに提供される電流は減少しない。

ある実装形態では、第２のＰＣＢはコネクタを通じて第１のＰＣＢに電気的に接続され、または、第２のＰＣＢは第２のＰＣＢのコンタクトを通じて第１のＰＣＢに電気的に接続される。本出願は、第２のＰＣＢと第１のＰＣＢとの間に複数の接続方式を提供するので、本出願のチップ電力供給システムはより柔軟に設計されることがわかり得る。

本出願の第２の態様はチップを提供する。チップは、集積回路と、集積回路を封入するためのパッケージとを含む。パッケージは上面および底面を含む。底面の指定されたエリアには複数の電力供給コンタクトが設けられ、複数の電力供給コンタクトは複数の電源コンタクトおよび複数のグラウンドコンタクトを含み、複数の電源コンタクトおよび複数のグラウンドコンタクトは、指定されたエリアの中の各ゾーンのすべての電力供給コンタクトが同じタイプの電力供給コンタクトとなるように、ゾーンに並べられる。本出願において提供されるチップの電源コンタクトおよびグラウンドコンタクトはゾーンに並べられ、インダクタモジュールとチップとの間の垂直方向の接続を容易にする。

ある実装形態では、チップの指定されたエリアにおける電力供給コンタクトは、電源ネットワークまたはグラウンドネットワークとしてゾーンに並べられる。具体的には、チップの中の集積回路における電源ネットワークはチップの電源コンタクトに接続され、集積回路の中のグラウンドネットワークはチップのグラウンドコンタクトに接続される。この実装形態では、チップは、チップの下に垂直に配置されるインダクタモジュールによって送られる電流を容易に受け取る。

ある実装形態では、指定されたエリアは、底面の中心エリア、角エリア、または周辺エリアであり、指定されたエリアの電力供給コンタクトは、次の配列、すなわち、長方形の配列、正方形の配列、菱形の配列、三角形の配列、六角形の配列、および円形の配列のうちの１つとして並べられる。この実施形態では、チップの特定のエリアの電力供給コンタクトは、複数の形式で柔軟に並べられ得ることがわかり得る。

本出願の第３の態様は、プリント回路基板ＰＣＢを提供する。ＰＣＢは、最上位層、最下位層、およびＮ個のビアを含む。Ｎ個のビアの第１の端部は最上位層の第１のエリアに並べられ、第１のエリアはチップの電力供給コンタクトを接続するために使用され、Ｎ個のビアは複数の電源ビアおよび複数のグラウンドビアを含み、複数の電源ビアおよび複数のグラウンドビアは、第１のエリアの中の各ゾーンにおけるすべてのビアが同じタイプのビアとなるように、ゾーンに並べられる。この実施形態におけるＰＣＢは、ゾーンに電源ビアおよびグラウンドビアを展開し、電源ビアとグラウンドビアを交互配置することにより引き起こされる干渉を避けることができる。

ある実装形態では、Ｎ個のビアの第２の端部はＰＣＢの最下位層の第２のエリアに並べられ、第２のエリアは、第１のエリアに対応し、インダクタモジュールを接続するために使用される。この実装形態におけるＰＣＢでは、インダクタモジュールは、インダクタモジュールがチップに電力を供給するための経路が最短となるように、Ｎ個のビアを通じてチップの下に並べられ得る。

ある実装形態では、第１のエリアおよび第２のエリアにおけるビアは、次の配列、すなわち、長方形の配列、正方形の配列、菱形の配列、三角形の配列、六角形の配列、および円形の配列のうちの１つとして並べられる。

ある実装形態では、出力キャパシタはＰＣＢに埋め込まれ、出力キャパシタの一方の端部がＮ個のビアのうちの１つの電源ビアに接続され、他方の端部がＮ個のビアのうちの１つのグラウンドビアに接続される。この実施形態では、キャパシタは、インダクタモジュールによってチップに提供される電流がより安定し得るように、ＰＣＢに埋め込まれる。

本出願の第４の態様はコンピュータデバイスを提供する。コンピュータデバイスは、第１の態様によるチップ電力供給システム、第２の態様によるチップ、または第３の態様によるＰＣＢを含む。

本出願における第１から第４の態様の実装形態は、対応する技術的な効果を達成するために、矛盾がない限り互いに組み合わせられ得る。

本出願の実施形態における技術的な解決法をより明確に説明するために、以下で、実施形態を説明するための添付の図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明における添付の図面は、本出願のいくつかの実施形態を示しているにすぎず、当業者はそれでも、創造的な努力なしでこれらの添付の図面から他の図面を導くことができる。

チップの３次元概略図である。図１Ａに示されたチップのあり得る底面の概略図である。図１Ａに示されたチップのあり得る底面の概略図である。ＰＣＢの概略断面図である。本出願の実施形態による、チップ電力供給システムの概略構造図である。図３Ａに示されるチップ電力供給システムの電力供給原理の概略図である。本出願の実施形態による、別のチップ電力供給システムの概略構造図である。図４Ａに示されるチップ電力供給システムの電力供給原理の概略図である。本出願の実施形態による、チップコンタクトの概略構造図である。本出願の実施形態による、チップコンタクトの概略構造図である。本出願の実施形態による、第１のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。本出願の実施形態による、第２のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。図７に示されるチップ電力供給システムにおけるＰＣＢフィルタサブボード４０４の実装形態の概略図である。図７に示されるチップ電力供給システムにおけるＰＣＢフィルタサブボード４０４の実装形態の概略図である。図７に示されるチップ電力供給システムにおけるＰＣＢフィルタサブボード４０４の実装形態の概略図である。本出願の実施形態による、第３のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。本出願の実施形態による、第４のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。本出願の実施形態による、第５のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。

集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ、ＩＣ）は、回路機能を必要とした微細構造であり、回路および配線において必要とされるトランジスタ、抵抗、キャパシタ、およびインダクタなどの素子を特定のプロセスを使用して相互接続し、１つまたは複数の半導体ウェハまたは誘電体基板上に素子を展開することによって形成される。集積回路は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、パッケージングされたマイクロプロセッサ、コントローラ、コントローラハブ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理アレイ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃａｒｒａｙ、ＰＬＡ）、マイクロコントローラ、進化型プログラマブル割り込みコントローラ（ａｄｖａｎｃｅｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＡＰＩＣ）、または別の半導体もしくは電気的構成要素を含み得る。

本出願では、集積回路がパッケージングされた後で形成される構造は、チップと呼ばれる。チップの底面には通常、入力／出力端として複数のコンタクトが設けられる。コンタクトは、信号もしくは電流を伝えるためのパッド、ピン、突起、ボール、またはコンタクト部分のうちの任意の１つであり得る。サイズが小さい、軽量である、リード線およびはんだ接合点が少ないなどの利点により、チップは電子デバイスの基本的な構成要素になった。ネットワークデバイスおよびコンピューティングデバイスにおいて使用されるチップは、性能の要件がより高いことにより、一般に、サイズがより大きく、より多くの電流を必要とする。

図１Ａは、チップの外観の概略図である。チップの集積回路はパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）に封入され、パッケージは上面および底面を含む。パッケージの上面には、チップのブランド、名称、およびモデルなどの情報が通常は印刷されている。チップはボールグリッドアレイ（ｂａｌｌｇｒｉｄａｒｒａｙ）パッケージング技術を使用し、アレイはんだボール（ボールコンタクト）が、回路の入力／出力端としてチップの底部に展開される。これらのボールコンタクトは、チップ内部の回路を別の構成要素に接続する。たとえば、図１Ｂおよび図１Ｃは、チップの底面におけるボールコンタクトの異なる分布の概略図である。これらのボールコンタクトの一部は、信号を送るために使用され、一部は電流を送るために使用される。各ボールコンタクトの機能は、チップごとに異なる。本出願では、信号を送るためのコンタクトは信号コンタクトと呼ばれ、電流を送るためのコンタクトは電力供給コンタクトと呼ばれる。さらに、チップによって送られた電流を受け取るための電力供給コンタクトはグラウンドコンタクトと呼ばれ、電流をチップに送るためのコンタクトは電源コンタクトと呼ばれる。通常、チップは、別のチップまたは構成要素に接続され、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）を通じて信号を送る。加えて、チップは、ＰＣＢを通じて動作に必要とされる電流を得る。ＰＣＢは電子素子を支持するものであり、電子素子の電気的接続を担うものでもある。現在の主流のＰＣＢは、位置決めシステムおよび絶縁材料を通じて複数のＰＣＢ層を交互に接合することによって、および設計の要件に基づいて導体パターンを相互接続することによって形成される、多層ＰＣＢである（本出願において後で言及されるＰＣＢは多層ＰＣＢである）。具体的には、各ＰＣＢは複数のＰＣＢ層を含み、２つのＰＣＢ層は絶縁層によって分離される。最上位ＰＣＢ層および／または最下位ＰＣＢ層には、電子素子をはんだ付けするためのコンタクトが設けられる。絶縁層以外の各ＰＣＢ層には、信号または電流を送るためのプリントされた配線（銅トラック）が設けられる。ＰＣＢには、異なるＰＣＢ層を接続するための様々なビアが設けられる。ブラインドビアは、プリント回路基板の上面および底面に配置され、ある特定の深さを有する。ブラインドビアは、表面（上面または底面）の配線と内側の配線との間の接続のために使用される。ビアの深さは通常、ある特定の比（開口径）を超えない。埋め込みビアは、プリント回路基板の内側層に配置される接続穴である。埋め込みビアは、回路基板の上面まで延びない。

図２はＰＣＢの概略断面図である。ＰＣＢは、６つのＰＣＢ層２０１～２０６（最上位層、グラウンド層、中間層１、中間層２、電源層、および最下位層）を含み、２つのＰＣＢ層が１つのコアボードに取り付けられ、異なるコアボードは樹脂により一緒に接合されることがわかり得る。図２において、ビア２０９は６つすべてのＰＣＢ層を接続することができ、ブラインドビア２１０はＰＣＢ層２０３および２０４を接続することができ、埋め込みビアはＰＣＢ層２０１～２０４を接続することができる。ＰＣＢの中の様々なＰＣＢ層の順序、および毎回送られる内容（電流または信号）が、必要に応じて設計され得る。

一般に、ＰＣＢは、複数の電子素子を含むシステムが動作できるように、電源層を通じてＰＣＢに接続された様々な電子素子（チップを含む）に電力を供給する。図３は、電力がＰＣＢを通じてチップに供給されるときの電力供給システムの概略構造図である。電力コントローラ３０１およびｎ個の電力モジュール３０２ａから３０２ｎ（電力モジュール３０２と集合的に呼ばれる）が、ＰＣＢ３００に接続される（差し込まれる、またははんだ付けされる）。電力コントローラ３０１は、オンまたはオフされるように、各電力モジュール３０２の中の各金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＭＯＳ）トランジスタを制御するように構成される。電力モジュール３０２の出力電圧の振幅は、各ＭＯＳトランジスタのターンオン時間のデューティ比を調整することによって決定される。複数の電力モジュール３０２によって出力される電圧は、ＰＣＢ３００の電源層３０３（図の灰色のブロック）に送られ、電源層３０３に接続されたチップ３０４に電力を供給するために使用される。チップ３０４は、図１Ｂまたは図１Ｃに示される電力供給コンタクトを通じて電源層３０３に接続される。電力コントローラ３０１、ｎ個の電力モジュール３０２ａ～３０２ｎ、およびチップ３０４はすべて、ＰＣＢ３００の同じ面（すなわち、最上位層）に接続される。

さらに、図３Ｂは、図３Ａに示される電力供給システムの電力供給原理の概略図である（ＰＣＢは様々な構成要素を担持するものであり、ＰＣＢの機能は配線と等価であるので、ＰＣＢ３００は図３Ｂには示されていない）。図３Ｂにおいて、電力コントローラ３０１は、各電力モジュール３０２の中の各ＭＯＳトランジスタに別々に接続される。各電力モジュール３０２は、入力電源Ｖｉｎ、入力電源Ｖｉｎに接続された入力キャパシタＣｉｎ、および直列に接続された２つのＭＯＳトランジスタ（１つの統合されたＭＯＳ構成要素として外部に提示され得る）を含む。第１のＭＯＳトランジスタのドレイン（Ｄ）は入力電源Ｖｉｎに接続され、ソース（Ｓ）は第２のＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、第２のＭＯＳトランジスタのソースは接地され、２つのＭＯＳトランジスタのゲートは電力コントローラ３０１に別々に接続される。第１のＭＯＳトランジスタと第２のＭＯＳトランジスタとの接続点は、インダクタＬに接続される（インダクタＬは整流およびフィルタリングのために使用され、インダクタＬは、第１のＭＯＳトランジスタがオンになるとエネルギーを蓄積し、第１のＭＯＳトランジスタがオフになり第２のＭＯＳトランジスタがオンになると負荷をフリーホイール（ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ）し、加えて、インダクタＬおよびキャパシタは、フィルタリングシステムを形成して、比較的安定した電圧と電流を出力することができる）。インダクタＬは、少なくとも１つの出力キャパシタＣｏｕｔ（フィルタリングのために使用される）に接続される。各電力モジュール３０２の出力は、電源層３０３に電力を供給するための電源（相と呼ばれる）として使用される。ｎ個の電力モジュールの出力が並列に接続されて、電源層３０３の出力電源Ｖｏｕｔを形成する。ｎ個の電力モジュールは、出力の並列接続を通じて多相電源を形成し、チップ３０４に電力を供給するために電源層３０３を通じて電流を送ることができる（出力電源のスイッチングノイズを低減しながらより大きい電流を出力するために、複数の電源モジュールが並列に接続され得る）。電流を送るための複数の電力供給コンタクトは、チップ３０４に並べられる。チップ３０４がこれらの電力供給コンタクトを使用することによって電源層３０３にはんだ付けされるとき、チップ３０４は電源層３０３を通じて電流を得ることができる。

図３Ａおよび図３Ｂに示される電力供給システムでは、電力モジュール３０２およびチップ３０４はＰＣＢの同じ面に接続されるので、電力モジュール３０２によって出力される電流は、チップ３０４に到達する前の特定の距離の間、電源層３０３において送信される必要がある。加えて、処理技法に対する制約により、各ＰＣＢ層の厚さは０．５ｏｚから２ｏｚにすぎず（すなわち、１平方フィートのエリアに０．５から２オンスの銅を均一かつ平らに塗布することにより達成される厚み）、電源層の直流インピーダンスＲｄｃが比較的高くなる。チップ３０４が比較的大きい電流を必要とするとき、電源層３０３の電力供給経路上でのエネルギー消費Ｉ＾２＊Ｒｄｃは、熱放散およびチップの電力供給の仕様を超えることがある。加えて、各電力モジュール３０２が提供できる電流は限られているので、チップ３０４が比較的大きい電流を必要とするとき、複数の電力モジュール３０２は、同時に電力をチップ３０４に供給することが必要とされる。異なる電力モジュール３０２からチップ３０４の電力供給コンタクトへの直流インピーダンスＲｄｃは異なるので、電力供給コンタクトを通る電流は異なる。チップ３０４の周辺の電力供給コンタクトを通る電流は、チップ３０４内部の電力供給コンタクトを通る電流よりはるかに大きい。続いて、周辺の電力供給コンタクトを通る電流は、電力供給コンタクトが耐えることができる限界を超えることがあり、チップ３０４への損傷を引き起こす。

前述の検討に基づいて、本出願は、電力がＰＣＢを通じてチップに供給されるときに電流伝達経路を短絡し、チップ上のボールコンタクトを通る電流が安定しないことにより引き起こされるチップ損傷を回避するために、別のチップ電力供給システムを提供する。

図４Ａは、本出願による、別のチップ電力供給システムの概略構造図である。チップ電力供給システムは、ＰＣＢ４００、電力コントローラ４０１、少なくとも１つのインダクタモジュール４０２（４０２Ａおよび４０２Ｂが図に示されている）、およびチップ４０３を含む。ＰＣＢ４００はＮ個のビアを含む（Ｎ個のビアは、ＰＣＢ４００に含まれるすべてのビアのうちの一部であり、チップ４０３に電力を供給するために使用される。本出願の後の部分において別段指定されない限り、ビアは電源ビアを指す）。Ｎ個のビアの第１の端部はＰＣＢ４００の最上位層に配置され、Ｎ個のビアの第２の端部はＰＣＢ４００の最下位層に配置される。第１の端部と第２の端部の両方が導電性材料でできている。チップ４０３の底面には、Ｎ個の電力供給コンタクトが設けられる（図４Ａでは、塗りつぶされた丸が電力供給コンタクトを表し、中空の丸が他の目的を果たすコンタクトを表す。本出願は例示のみを意図しており、さらなる説明を与えない）。チップ４０３は、Ｎ個の電力供給コンタクトおよびＮ個のビアを通じてＰＣＢ４００の最上位層に接続される。少なくとも１つのインダクタモジュール４０２の各々が、チップ４０３の電力供給コンタクトの下に垂直に並べられる。各インダクタモジュールの底面には、Ｍ個の電力供給コンタクト（図４Ａの塗りつぶされた丸）が設けられる。各インダクタモジュールは、インダクタモジュールのＭ個の電力供給コンタクトおよびＰＣＢ４００のＮ個のビアのうちのＭ個のビアの第２の端部を通じて、ＰＣＢ４００の最下位層に接続される。本出願では、ＭはＮ以下である。各インダクタモジュール４０２は、ＭＯＳトランジスタおよびインダクタを含む。インダクタモジュール４０２におけるＭＯＳトランジスタおよびインダクタの量は、回路設計に従って変化し得る。電力コントローラ４０１は、ＰＣＢ４００を通じて各インダクタモジュール４０２に接続される。インダクタモジュール４０２は、電力コントローラ４０１の制御下でチップ４０３に電力を供給するように構成される。インダクタモジュール４０２の量は、チップ４０３の電力消費仕様に従って調整され得る。十分な量のインダクタモジュール４０２は、チップ４０３により必要とされる大きな電流をチップ４０３に提供し、電力供給損失を減らすことができる。

可能な設計では、電力コントローラ４０１は、ＰＣＢ４００の最上位層に接続され得る。別の可能な設計では、電力コントローラ４０１は、ＰＣＢ４００の最下位層に接続され得る。図４Ａは、電力コントローラ４０１がＰＣＢ４００の最上位層に接続される例を使用することにより説明される。電力コントローラ４０１は、ＰＣＢ４００の最上位層におけるコンタクトを通じてＰＣＢ層に接続され、ＰＣＢ層を通じてインダクタモジュール４０２に接続される。任意選択で、図４Ａに示されるチップ電力供給システムは複数の出力キャパシタをさらに含んでもよく、複数の出力キャパシタは、インダクタモジュール４０２によって出力される電圧をフィルタリングするために、異なる方式でインダクタモジュール４０２に接続され得る。

図４Ｂは、図４Ａに示されるチップ電力供給システムの電力供給原理の概略図である（ＰＣＢは様々な構成要素を担持するものであり、ＰＣＢの機能は配線と等価であるので、ＰＣＢ４００は図４Ｂには示されていない）。図４Ｂにおいて、電力コントローラ４０１は、各インダクタモジュール４０２の中の各ＭＯＳトランジスタに接続され、オンまたはオフされるように各インダクタモジュール４０２の中の各ＭＯＳトランジスタを制御するように構成される。インダクタモジュール４０２の出力電圧の振幅は、各ＭＯＳトランジスタのターンオン時間のデューティ比を調整することによって決定される。各インダクタモジュール４０２は１つまたは複数のサブモジュールを含み（図４Ｂでは、インダクタモジュール４０２Ａは２つのサブモジュールを含み、インダクタモジュール４０２Ｂは１つのサブモジュールを含む）、各サブモジュールは直列に接続された少なくとも２つのＭＯＳトランジスタおよび１つのインダクタＬを含む。異なる量のサブモジュールは異なる電流を提供することができる。各サブモジュールにおいて、第１のＭＯＳトランジスタのドレイン（Ｄ）は入力電源Ｖｉｎに接続され、ソース（Ｓ）は第２のＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、第２のＭＯＳトランジスタのソースは接地され、２つのＭＯＳトランジスタのゲートは電力コントローラ４０１に別々に接続される。第１のＭＯＳトランジスタと第２のＭＯＳトランジスタとの接続点は、インダクタＬに接続される（インダクタＬは整流およびフィルタリングのために使用され、インダクタＬは、第１のＭＯＳトランジスタがオンになるとエネルギーを蓄積し、第１のＭＯＳトランジスタがオフになり第２のＭＯＳトランジスタがオンになると負荷をフリーホイールし、加えて、インダクタＬおよびキャパシタは、フィルタリングシステムを形成して、比較的安定した電圧と電流を出力する）。各インダクタモジュール４０２によって出力される電流は、インダクタモジュール４０２の底部の電力供給コンタクトを通じて、チップ４０３の対応する電力供給コンタクトに直接送られる（インダクタモジュールの底部には大量の電力供給コンタクトがあるので、電力供給コンタクトは図面において１つの太い実線で表されている）。任意選択で、図４Ｂは複数のキャパシタをさらに含んでもよく、複数のキャパシタは入力キャパシタＣｉｎおよび出力キャパシタＣｏｕｔを含む。入力キャパシタＣｉｎは、入力電圧をフィルタリングし、フィルタリングされた入力電圧を対応するインダクタモジュール４０２へと入力するように構成される。出力キャパシタＣｏｕｔは、対応するインダクタモジュールの出力電圧をフィルタリングし、フィルタリングされた出力電圧をチップ４０３に入力するように構成される。

本出願の図４Ａおよび図４Ｂに示される電力供給システムでは、インダクタモジュール４０２は、ＰＣＢ４００のＮ個のビアを通じてチップ４０３に直接接続され、電力をチップ４０３に供給し、それにより、電力供給経路を短絡し、電力供給経路損失を低減し、電力供給効率を高める。さらに、本出願では、ＰＣＢ４００の電源層はチップ４０３に電力を供給する必要はなく、それにより、ＰＣＢ４００の層の量を減らし、ＰＣＢを製造するための複雑さとコストを減らす。

図４Ａおよび図４Ｂのインダクタモジュール４０２は、実装の複雑さを減らすために、ＰＣＢ４００のビアを通じてチップ４０３に接続されるので、本出願は新しいチップを提供する。チップは集積回路およびパッケージを含み、パッケージは上面および底面を含む。図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、本出願において提供されるチップの底面には、複数のコンタクトが設けられる。底面の端のエリアの中空のコンタクトは、信号コンタクト、または電力供給コンタクト以外の他の機能コンタクトである。底面の中心エリア（図５Ａの小さい正方形の中のエリアおよび図５Ｂの菱形のエリア）のコンタクトは、電力供給コンタクトである。電力供給コンタクトは、電源コンタクト（黒い塗りつぶされた丸）およびグラウンドコンタクト（灰色の塗りつぶされた丸）へと分類される。電源コンタクトおよびグラウンドコンタクトは、底面の指定されたエリアにおいて、各ゾーン（たとえば、各行もしくは各列が１つのゾーンとなり、または数個に１個の行もしくは列が１つのゾーンとなる）の中のすべての電力供給コンタクトが同じタイプの電力供給コンタクトとなるように、ゾーンに並べられる。言い換えると、チップの底面の指定されたエリアにおいて、特定の行または列における電力供給コンタクトは、すべて電源コンタクトであるか、またはすべてグラウンドコンタクトであるかのいずれかである。すべての電源コンタクトが同じゾーンまたは異なるゾーンに並べられてもよく、すべてのグラウンドコンタクトも同じゾーンまたは異なるゾーンに並べられてもよい。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、すべての電力供給コンタクトは４つのゾーンへと分類され、ここで電源コンタクトは２つのゾーンに配置され、グラウンドコンタクトは他の２つのゾーンに配置される。

図５Ａおよび図５Ｂにおいて、電力供給コンタクトは、チップの底面の中心エリアに並べられる。可能な実装形態では、電力供給コンタクトは、チップの底面の別の指定されたエリア、たとえば、底面の端または角にも並べられ得る。電力供給コンタクトが配置されるエリアは、本出願では限定されない。指定されたエリアの電力供給コンタクトは、電源ネットワークまたはグラウンドネットワークとしてゾーンに並べられる。具体的には、ゾーンの中の電力供給コンタクトは、電源ネットワークまたはグラウンドネットワークを形成するために、チップの中の回路を通じて互いに接続される。具体的には、電源コンタクトゾーンのコンタクトは電源ネットワークを形成し、グラウンドコンタクトゾーンのコンタクトはグラウンドネットワークを形成する。それに対応して、チップの中の集積回路における電源ネットワークはチップの電源コンタクトに接続され、集積回路の中のグラウンドネットワークはチップのグラウンドコンタクトに接続される。さらに、指定されたエリアの電力供給コンタクトは、次の配列、すなわち、長方形の配列、正方形の配列、菱形の配列、三角形の配列、六角形の配列、および円形の配列のうちの１つとして並べられ得る。

本出願において図４Ａおよび図４Ｂに示されるチップ電力供給システムは、異なる方式で実装され得る。入力電圧、入力キャパシタ、および電力コントローラ４０１は、この分野における一般的な技術を使用することによって実装され得るので、以下では、図６から図１０を参照して、図４Ａおよび図４Ｂに示されるチップ電力供給システムのインダクタモジュール４０２とチップ４０３との間の接続方式を説明する。図６から図１０のキャパシタは、すべて出力キャパシタである。

図６は、本出願の実施形態による、第１のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。図６では、２つのインダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂが、チップ４０３に電力を供給するために使用される。各インダクタモジュール４０２は、２列の電源コンタクトおよび２列のグラウンドコンタクトを提供する。インダクタモジュール４０２の電源コンタクトは、ＰＣＢ４００の電源ビア（図の灰色の溝）を通じてチップ４０３の電源コンタクトに接続される。インダクタモジュール４０２のグラウンドコンタクトは、ＰＣＢ４００のグラウンドビア（図の中空の溝）を通じてチップ４０３のグラウンドコンタクトに接続される。すべてのインダクタモジュール４０２が、それらの間にＰＣＢ４００を伴ってチップ４０３の下に垂直に配置される。電源コンタクトに接続されるすべてのビアは、ＰＣＢ４００の電源層（図の太い水平方向の線により表される）を通じて相互接続される。グラウンドコンタクトに接続されるすべてのビアは、ＰＣＢ４００のグラウンド層（図の薄い水平方向の線により表される）を通じて相互接続される。インダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂは、１つ（または複数の）出力キャパシタを共有する（すなわち、インダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂは、ＰＣＢ４００の配線を通じて１つ（または複数の）出力キャパシタに接続される）。（第１のキャパシタと呼ばれ得る）出力キャパシタは、ＰＣＢ４００の最下位層に接続され、ＰＣＢ４００のＮ個のビアのうちの少なくとも２つを通じて、インダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂによって出力される電圧をフィルタリングし、接続されたビアを通じて、フィルタリングされた電圧を接続されたチップ４０３に伝えるように構成される。任意選択で、出力キャパシタはチップ４０３の下に配置され、ＰＣＢ４００は複数の電源層および複数のグラウンド層を含み得る。図６に示されるシステムでは、複数のインダクタモジュールは１つ（または複数）の出力キャパシタを共有することができるので、チップ電力供給システムのコストを減らすことができる。

図７は、本出願の実施形態による、第２のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。図６に示されるチップ電力供給システムに基づいて、図７に示されるチップ電力供給システムは、ＰＣＢフィルタサブボード４０４をさらに含む（図７に示される解決法が使用されるとき、本出願では、ＰＣＢ４００は第１のＰＣＢと呼ばれることがあり、ＰＣＢフィルタサブボードは第２のＰＣＢと呼ばれることがある）。ＰＣＢフィルタサブボード４０４はＮ個のビアを含み、ＰＣＢフィルタサブボードの最上位層におけるＮ個のビアの第１の端部は、ＰＣＢ４００のＮ個のビアの第２の端部に接続される。ＰＣＢフィルタサブボードの最下位層におけるＮ個のビアの第２の端部は、インダクタモジュール４０２および出力キャパシタに接続される。複数の出力キャパシタはＰＣＢフィルタサブボードへと埋め込まれる。複数の出力キャパシタの各々の一方の端部は電源ビアに接続され（かつ、次いでＰＣＢフィルタサブボード４０４の電源層に接続され）、他方の端部はグラウンドビアに接続される（かつ、次いでＰＣＢフィルタサブボード４０４のグラウンド層に接続される）。この実装形態では、ＰＣＢフィルタサブボード４０４が、フィルタリング効果を高めるためにインダクタモジュール４０２とチップ４０３との間の伝達媒体として使用され、それにより、インダクタモジュール４０２によって出力される電圧および電流がより安定することがわかり得る。

出力キャパシタは、複数の方式でＰＣＢフィルタサブボード４０４に展開され得る。図７Ａは、ＰＣＢフィルタサブボード４０４のキャパシタ間の接続の関係の概略図である。図７Ａにおいて、複数のキャパシタの各々の一方の端部が、ＰＣＢフィルタサブボード４０４の電源層（図の太い実線）に接続され、他方の端部が、ＰＣＢフィルタサブボードのグラウンド層（図の薄い実線）に接続されて、並列に接続される複数のキャパシタのフィルタ回路を形成する。フィルタ回路は、キャパシタの障害による電源短絡の危険性を減らすことができる。

図７Ｂは、ＰＣＢフィルタサブボード４０４のキャパシタ間の別の接続の関係の概略図である。図７Ｂにおいて、２つのキャパシタが、導電層を通じて直列に接続されて、１つの直列キャパシタを形成する。複数の直列キャパシタの各々の一方の端部がＰＣＢフィルタサブボード４０４の電源層（図の太い実線）に接続され、他方の端部がＰＣＢフィルタサブボード４０４のグラウンド層（図の薄い実線）に接続されて、並列に接続される複数の直列キャパシタのフィルタ回路を形成する。フィルタ回路は、キャパシタの応用、特に埋め込みキャパシタの応用の信頼性を実質的に高め、キャパシタの障害による電源短絡の危険性を減らすことができる。

図７Ｃは、ＰＣＢフィルタサブボード４０４のキャパシタ間のさらに別の接続の関係の概略図である。図７Ｃにおいて、複数のキャパシタが相互接続されてキャパシタマトリックスを形成することができ、各キャパシタマトリックスは少なくとも１つの直列キャパシタを含み、直列キャパシタは２つのキャパシタを直列に接続することによって形成される。各キャパシタマトリックスの中の直列キャパシタの一方の端部がＰＣＢフィルタサブボード４０４の電源層（図の太い実線）に接続され、他方の端部がＰＣＢフィルタサブボード４０４のグラウンド層（図の薄い実線）に接続され、複数のキャパシタマトリックスを含むフィルタ回路を形成する（図は、２キャパシタのマトリックス、４キャパシタのマトリックス、および６キャパシタのマトリックスを示す）。フィルタ回路は、図７Ｂの応用と等価に機能し、キャパシタの応用、特に埋め込みキャパシタの応用の信頼性を実質的に高めることができる。加えて、図７Ｂの解決法と比較して、フィルタ回路は、工学設計の応用をより柔軟に満たす。

ＰＣＢフィルタサブボード４０４を使用するとフィルタリング効果を高めることができるので、チップ４０３に伝えられる電圧はより安定する。任意選択で、ＰＣＢフィルタサブボード４０４のキャパシタは、ＰＣＢ４００にも埋め込まれ得るので、図７に示される実装形態は、ＰＣＢフィルタサブボード４０４を含まなくてもよい。

図８は、本出願の実施形態による、第３のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。図６に示されるチップ電力供給システムに基づいて、図８に示されるチップ電力供給システムは、複数の離れたキャパシタ（第２のキャパシタと呼ばれ得る）をさらに含む。複数の離れたキャパシタは、ＰＣＢ４００の最下位層に接続され、インダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂによって出力される電圧をフィルタリングするために、ＰＣＢ４００の電源層を通じてインダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂに接続される。複数の離れたキャパシタは、チップ４０３の下に配置されない。ＰＣＢ４００の最下位層に離れたキャパシタを展開することで、インダクタモジュール４０２Ａおよび４０２Ｂによって出力される電圧の安定性を高めることができる。

図９は、本出願の実施形態による、第３のチップ電力供給システムの実装形態の概略図である。電力コントローラ４０１に加えて、チップ電力供給システムは、ＰＣＢ４００（第１のＰＣＢと呼ばれ得る）、ＰＣＢ４０５（第３のＰＣＢと呼ばれ得る）、複数のインダクタモジュール４０２（図はインダクタモジュール４０２Ａ、４０２Ｂ、および４０２Ｃを示す）、およびチップ４０３をさらに含む。ＰＣＢ４００については、他の実施形態における説明を参照されたい。ＰＣＢ４０５はＰＣＢ４００に対応するＮ個のビアを含み、ＰＣＢ４０５はＰＣＢにまたがるＮ個のビアを形成するためにＮ個のビアを通じてＰＣＢ４００に結合され、ＰＣＢにまたがるＮ個のビアの一部はＰＣＢにまたがる電源ビア（図の灰色のビア）であり、一部はＰＣＢにまたがるグラウンドビア（図の中空のビア）である。チップ４０３はＰＣＢ４００の最上位層に接続される。複数のインダクタモジュール４０２は、ＰＣＢ４０５の底面に結合され、チップ４０３に接続され、ＰＣＢにまたがるビアを通じてチップ４０３に電力を供給する。複数のインダクタモジュール４０２はすべて、チップ４０３の下に垂直に展開される。チップ電力供給システムは、複数の出力キャパシタをさらに含む。複数の出力キャパシタは、ＰＣＢ４０５の底面に結合され、ＰＣＢ４０５の電源層および電源ビアを通じて複数のインダクタモジュール４０２に接続される。図９に示される電力供給システムによれば、より多くのインダクタモジュールを垂直に展開して、より電流の大きい電源を実装するために、２つのＰＣＢが組み合わせられる。加えて、フィルタキャパシタは、良好なフィルタリング効果を達成して、チップ４０３に安定した電源電圧を提供するために、インダクタモジュールの近くに置かれ得る。

図９に示されるチップ電力供給システムに基づいて、本出願は、第５のチップ電力供給システムをさらに提供する。図１０に示されるように、チップ電力供給システムは、ＰＣＢ４００とＰＣＢ４０５を接続するためのコネクタをさらに含む。コネクタの一方の端部にはＮ個の金属バネ板が設けられ、他方の端部にはＮ個の電力供給コンタクトが設けられる。Ｎ個の金属バネ板は、最下位層におけるＰＣＢ４００のＮ個のビアの電力供給コンタクトに接続される。Ｎ個の電力供給コンタクトは、最上位層におけるＰＣＢ４０５のＮ個のビアの電力供給コンタクトに接続される。ＰＣＢ４００およびＰＣＢ４０５はコネクタを使用することによって接続されるので、ＰＣＢ４００とＰＣＢ４０５との間の接続を安定化するために、別の留め具（図１０にはスタッドが示されている）をさらに使用して、ＰＣＢ４００とＰＣＢ４０５を接続することができる。コネクタは、ＰＣＢ４００とＰＣＢ４０５との間で柔軟な接続を実施し、図９の電力供給システムと等価な効果を達成する。

前述の様々な実装形態は、本出願において提供されるチップ電力供給システムを示す。様々な実装形態は少しずつ異なるが、それらは同じ発明の概念に属し、互いに参照されてもよく、すなわち、ある実装形態において詳しく説明されていない部分について、他の実装形態における説明を参照することができる。

さらに、チップの耐用年数を延ばすために、本出願の様々な実施形態において提供されるチップ電力供給システムは、ヒートシンクをさらに含み得る。ヒートシンクは、チップの熱を放散するためにチップの上面に結合される。

電力をチップに供給する目的を達成するために、本出願はＰＣＢをさらに提供する。ＰＣＢは、最上位層、最下位層、およびＮ個のビアを含む。Ｎ個のビアの第１の端部はＰＣＢの最上位層の第１のエリアに並べられ、第１のエリアはチップの電力供給コンタクトを接続するために使用される。第１のエリアの中の各ゾーンのすべてのビアが同じタイプのビアとなるように、Ｎ個のビアは複数の電源ビアおよび複数のグラウンドビアを含み、複数の電源ビアおよび複数のグラウンドビアはゾーンに並べられる。具体的には、第１のエリアの中の各行または各列のビアは、すべてがグラウンドビアであるか、またはすべてが電源ビアであるかのいずれかである。ＰＣＢの中のゾーンについては、図５Ａおよび図５Ｂの説明を参照されたい。

ある実装形態では、Ｎ個のビアの第２の端部はＰＣＢの最下位層の第２のエリアに並べられ、第２のエリアは第１のエリアに対応し、インダクタモジュールを接続するために使用される。具体的には、第２のエリアは第１のエリアの下に配置される。

第１のエリアおよび第２のエリアのビアは、次の配列、すなわち、長方形の配列、正方形の配列、菱形の配列、三角形の配列、六角形の配列、および円形の配列のうちの１つとして並べられる。第１のエリアおよび第２のエリアの形状は、図５に示されるチップの底面に電力供給コンタクトを並べるためのエリアの形状と同じである。

別の実装形態では、Ｎ個のビアの一部はインダクタモジュールに接続され、一部の他のビアは第１のタイプの出力キャパシタに接続される。

任意選択で、出力キャパシタはＰＣＢへと埋め込まれ、出力キャパシタの一方の端部はＮ個の電源ビアのうちの１つの電源ビアに接続され、他方の端部はＮ個の電源ビアのうちの１つのグラウンドビアに接続される。

本出願において提供されるチップ電力供給システムによれば、チップの電力供給経路を短絡して、電力供給経路上でのエネルギー消費を大幅に減らすことができる。加えて、本出願のチップ電力供給システムによれば、インダクタモジュールは、ＰＣＢを通じてチップの周辺からチップに電力を供給する必要はなく、ＰＣＢの層の量が減り、ＰＣＢの製造コストが低下する。加えて、インダクタモジュールはビアを通じてチップに電圧を伝え、ビアは同じ長さを有するので、チップのすべての電源コンタクトに到達するインピーダンスは基本的に同じであり、それにより、チップの一部の電源コンタクトにおける過電流の問題を解決する。

さらに、本出願はコンピュータデバイスをさらに提供する。コンピュータデバイスは、本出願において提供されるチップ電力供給システム、チップ、またはＰＣＢを含む。コンピュータデバイスは、端末、たとえば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、パームトップコンピュータ、ウェアラブル電子デバイス、または車載デバイスであり得る。コンピュータデバイスはまた、ネットワークデバイス、たとえば、スイッチ、ルータ、ファイアウォール、基地局、ワイヤレスアクセスポイント、またはワイヤレスコントローラであり得る。コンピュータデバイスはまた、ストレージデバイス、たとえば、ストレージサーバ、またはストレージアレイであり得る。コンピュータデバイスはまた、高性能のコンピューティングを提供するデバイスであり得る。本出願の実装形態は、対応する技術的な効果を達成するために、矛盾がない限り互いに組み合わせられ得る。

前述の説明は、本出願の好ましい実装形態にすぎない。当業者は、本出願の原理から逸脱することなく、いくつかの改善または洗練化を行うことができ、改善または洗練化は本出願の保護範囲内に入ることに留意されたい。

２０１最上位層
２０２グラウンド層
２０３中間層１
２０４中間層２
２０５電源層
２０６最下位層
２０７コアボード
２０８樹脂
２０９ビア
２１０ブラインドビア
２１１埋め込みビア
３００ＰＣＢ
３０１電力コントローラ
３０２電力モジュール
３０３電源層
３０４チップ
４００ＰＣＢ
４０１電力コントローラ
４０２インダクタモジュール
４０３チップ
４０４ＰＣＢフィルタサブボード
４０５ＰＣＢ

Claims

第１のプリント回路基板（ＰＣＢ）と、チップと、電力コントローラと、インダクタモジュールとを備える、チップ電力供給システムであって、
前記第１のＰＣＢがＮ個のビアを備え、前記Ｎ個のビアの第１の端部が前記第１のＰＣＢの最上位層に配置され、前記Ｎ個のビアの第２の端部が前記第１のＰＣＢの最下位層に配置され、
前記チップの底面にＮ個の電力供給コンタクトが設けられ、前記チップが、前記Ｎ個の電力供給コンタクトおよび前記Ｎ個のビアの前記第１の端部を通じて前記第１のＰＣＢの前記最上位層に接続され、
前記インダクタモジュールの底面にＭ個の電力供給コンタクトが設けられ、前記インダクタモジュールが、前記Ｍ個の電力供給コンタクトおよび前記Ｎ個のビアのうちのＭ個のビアの前記第２の端部を通じて前記チップに接続され、
前記電力コントローラが、前記第１のＰＣＢを通じて前記インダクタモジュールに接続され、前記チップに電力を供給するように前記インダクタモジュールを制御する、チップ電力供給システム。
前記チップ電力供給システムが、入力キャパシタおよび出力キャパシタをさらに備え、前記入力キャパシタが、入力電圧をフィルタリングし、前記フィルタリングされた入力電圧を前記インダクタモジュールに入力するように構成され、前記出力キャパシタが、出力電圧をフィルタリングし、前記フィルタリングされた出力電圧を前記チップへと入力するように構成される、請求項１に記載のチップ電力供給システム。
前記インダクタモジュールが、前記Ｍ個の電力供給コンタクトおよび前記Ｎ個のビアのうちのＭ個のビアの前記第２の端部を通じて前記チップに接続されることが、
前記インダクタモジュールが、前記Ｍ個の電力供給コンタクトおよび前記Ｎ個のビアのうちの前記Ｍ個のビアの前記第２の端部を通じて前記第１のＰＣＢの底面に接続され、前記Ｍ個のビアを通じて前記チップに接続される、請求項２に記載のチップ電力供給システム。
前記チップ電力供給システムが複数の前記インダクタモジュールを備え、前記出力キャパシタが第１のキャパシタを備え、前記第１のキャパシタが前記第１のＰＣＢの前記最下位層に結合され、前記第１のキャパシタが、前記第１のＰＣＢの前記Ｎ個のビアのうちの少なくとも２つを通じて前記チップに接続され、前記第１のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて前記複数のインダクタモジュールに接続される、請求項２または３に記載のチップ電力供給システム。
前記出力キャパシタが第２のキャパシタをさらに備え、前記第２のキャパシタが、前記第１のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて前記複数のインダクタモジュールに接続され、前記第２のキャパシタが、前記第１のＰＣＢに結合され、前記チップの周辺に配置される、請求項４に記載のチップ電力供給システム。
前記出力キャパシタが第２のキャパシタをさらに備え、前記第２のキャパシタが、前記第１のＰＣＢへと埋め込まれ、前記第１のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて前記複数のインダクタモジュールに接続される、請求項４に記載のチップ電力供給システム。
前記チップ電力供給システムが第２のＰＣＢをさらに備え、前記第２のＰＣＢがＮ個のビアを備え、前記第２のＰＣＢの前記Ｎ個のビアが前記第１のＰＣＢの前記Ｎ個のビアに対応し、前記第２のＰＣＢが前記第２のＰＣＢの前記Ｎ個のビアを通じて前記第１のＰＣＢに電気的に接続され、前記インダクタモジュールが、前記Ｍ個の電力供給コンタクトおよび前記Ｎ個のビアのうちのＭ個のビアの前記第２の端部を通じて前記チップに接続されることが、
前記インダクタモジュールが、前記Ｍ個の電力供給コンタクトおよび前記第２のＰＣＢの前記Ｎ個のビアのうちのＭ個のビアを通じて前記第１のＰＣＢの前記Ｎ個のビアのうちの前記Ｍ個のビアの前記第２の端部に接続され、前記第１のＰＣＢの前記Ｍ個のビアを通じて前記チップに接続されることを備える、請求項２に記載のチップ電力供給システム。
前記チップ電力供給システムが複数の前記インダクタモジュールを備え、前記出力キャパシタが第１のキャパシタおよび第２のキャパシタを備え、前記第１のキャパシタが前記第２のＰＣＢの最下位層に結合され、前記第１のキャパシタが前記第２のＰＣＢおよび前記第１のＰＣＢに対応する前記ビアを通じて前記チップに接続され、前記第２のキャパシタが前記第２のＰＣＢへと埋め込まれ、前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタが、前記第２のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて前記複数のインダクタモジュールに接続される、請求項７に記載のチップ電力供給システム。
前記チップ電力供給システムが複数の前記インダクタモジュールを備え、前記出力キャパシタが、前記第２のＰＣＢの最下位層に結合され、前記第２のＰＣＢの電源層およびグラウンド層を通じて前記複数のインダクタモジュールに接続され、前記出力キャパシタが前記チップの周辺に配置される、請求項７に記載のチップ電力供給システム。
前記第２のＰＣＢがコネクタを通じて前記第１のＰＣＢに電気的に接続され、または、
前記第２のＰＣＢが前記第２のＰＣＢのコンタクトを通じて前記第１のＰＣＢに電気的に接続される、請求項９に記載のチップ電力供給システム。
前記チップが、
集積回路と、
前記集積回路を封入するためのパッケージとを備え、前記パッケージが、上面および底面を備え、
前記底面の指定されたエリアに複数の電力供給コンタクトが設けられ、前記複数の電力供給コンタクトが複数の電源コンタクトおよび複数のグラウンドコンタクトを備え、前記複数の電源コンタクトおよび前記複数のグラウンドコンタクトが、前記指定されたエリアの中の各ゾーンのすべての電力供給コンタクトが同じタイプの電力供給コンタクトであるように、ゾーンに並べられる、請求項１に記載のチップ電力供給システム。
前記指定されたエリアの前記電力供給コンタクトが、電源ネットワークまたはグラウンドネットワークとしてゾーンに並べられる、請求項１１に記載のチップ電力供給システム。
前記指定されたエリアが前記底面の中心エリアであり、前記指定されたエリアの前記電力供給コンタクトが、長方形の配列、正方形の配列、菱形の配列、三角形の配列、六角形の配列、および円形の配列のうちの１つとして並べられる、請求項１１または１２に記載のチップ電力供給システム。
前記第１のＰＣＢが最上位層、最下位層、およびＮ個のビアを備え、
前記Ｎ個のビアの第１の端部が前記最上位層の第１のエリアに並べられ、前記第１のエリアがチップの電力供給コンタクトを接続するために使用され、
前記Ｎ個のビアが複数の電源ビアおよび複数のグラウンドビアを備え、前記複数の電源ビアおよび前記複数のグラウンドビアが、前記第１のエリアの中の各ゾーンのすべてのビアが同じタイプのビアであるように、ゾーンに並べられる、請求項１に記載のチップ電力供給システム。
前記Ｎ個のビアの第２の端部が前記ＰＣＢの前記最下位層の第２のエリアに並べられ、前記第２のエリアが、前記第１のエリアに対応し、インダクタモジュールを接続するために使用される、請求項１４に記載のチップ電力供給システム。
前記第１のエリアおよび前記第２のエリアの前記ビアが、長方形の配列、正方形の配列、菱形の配列、三角形の配列、六角形の配列、および円形の配列のうちの１つとして並べられる、請求項１５に記載のチップ電力供給システム。
出力キャパシタが前記ＰＣＢへと埋め込まれ、前記出力キャパシタの一方の端部が前記Ｎ個のビアのうちの１つの電源ビアに接続され、前記他方の端部が前記Ｎ個のビアのうちの１つのグラウンドビアに接続される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のチップ電力供給システム。
コンピュータデバイスであって、請求項１から１７のいずれか一項に記載のチップ電力供給システムを備える、コンピュータデバイス。