JPH09504654A - 単一ｉｃチップに代わるｉｃチップ積層体 - Google Patents

単一ｉｃチップに代わるｉｃチップ積層体

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JPH09504654A
JPH09504654A JP7507114A JP50711495A JPH09504654A JP H09504654 A JPH09504654 A JP H09504654A JP 7507114 A JP7507114 A JP 7507114A JP 50711495 A JP50711495 A JP 50711495A JP H09504654 A JPH09504654 A JP H09504654A
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memory
package
chips
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ラドウィッグ，デヴィッド，イー．
サウンダーズ，クリスト，エッチ．
サム，ラファエル，アール．
スチュアート，ジョン，ジェイ．ジュニア
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イルビン センサーズ コーポレーション
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Abstract

(57)【要約】 複数個の積層ＩＣ（３０）が、単一高容量ＩＣチップを置き換えそしてホストコンピューターシステム内に、該システムがその置換を“気付かない”ようにはめ込まれるように設計された電子パッケージが開示される。メモリーパッケージが主な関心の対象である。ホストシステムと積層ＩＣメモリーチップとの間の“シグナル”を翻訳するために、適当なインターフェイス回路（１４０）を該ホストシステムと該積層チップ（３０）との間に含ませることが必要である。夫々が１ＭＥＧメモリーを供給する４個の積層ＩＣチップを含む４ＭＥＧ ＳＲＡＭパッケージ、および夫々が１６ＭＥＧメモリーを供給する４個の積層ＩＣチップを含む６４ＭＥＧ ＤＲＡＭパッケージについての特定の例が開示される。インターフェイス回路（１４０）は、積層体内に含まれた一つの特別の目的のＩＣチップにより与えられ、該チップはバッファおよび解読の両回路を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 単一ＩＣチップに代わるＩＣチップ積層体発明の背景 本発明は、単一ＩＣチップ技術の次期の発展に代わる、ＩＣチップ積層体の使 用に関する。この技術の主要な需要は、メモリーチップの分野であるが、ＤＳＰ （デジタル シグナル プロセシング）システムおよび通信システムに使用され るもの等の他のＩＣチップにも適用できる。一つの世代から次の世代［例えば４ メガビット（ＭＥＧ）ダイナミック ランダム アクセス メモリー（ＤＲＡＭ ）から１６メガビット（ＭＥＧ）ＤＲＡＭに至る］へのメモリーチップ技術の発 展は、コンピューター系およびプロセサーの連続的な世代的設計をもたらす。メ モリー技術のこれらの世代的飛躍は、メモリーチップの製造について急速にます ます高価に［現在−世代（ジェネレーション）について１０億ドルのオーダー］ なっている。これは単一のメモリーチップの相対的に固定された平面的構成、お よびこの限定された空間内に特性を付与するための一そう幾何学的に正確なセミ コンダクター処理技術の需要によるものである。 本発明は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ(スタチック ランダム アクセス メモリー) 、ＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカリー エレーズド プログラマブル リード オ ンリィ メモリー）、およびＦＬＡＳＨ、迅速なＥＥＰＲＯＭを包含するすべて のタイプのメモリーチップに有用である。一体式１６ＭＥＧユニットから６４Ｍ ＥＧユニットに現在再設計されている。ＤＲＡＭメモリーの進展が高度に優先さ れている。ＳＲＡＭメモリーユニットの現状の再設計においては、ＩＭＥＧから ４ＭＥＧユニットに移行する努力がなされている。発明の概要 本発明によって、ＩＣチップの密度の世代的進展が提供される。本発明によっ て、積層されたチップを含有するパッケージが新世代の単一ＩＣチップのように してホストシステム中に配置できる態様にて、ＩＣチップを積層する。積層チッ プのパッケージの機能およびサイズは、該ホストシステムにおいて新世代のＩＣ チップと同等である。「バーチュアル チップ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈｉｐ）］ の用語が、この新概念を示すために表示されている。 チップ段階の処理技術の必要性を低減して余裕を確保するために、、本出願の 譲受人イルビン センサーズ コーポレーションによって開発されたメモリー ショート スタック技術を採用して、前世代の多数のメモリーチップを薄くしそ してパッケージ ユニットに積層することができる。この積層ユニットは、ホス トシステムに進歩した単一チップと同等であるようにみえる形態に作成できる。 例えば、設置された際に機能的、電気特性的および寸法的に６４ＭＥＧ単一チッ プと同様と思われるユニットを、４個の１６ＭＥＧ ＤＲＡＭを積層して作成す ることができる。 ＩＣチップの短い積層体において、新世代の単一ＩＣチップの性能に似せる必 要のある追加的機能（すなわち従来の短い積層体の機能に追加する）が、本発明 によって提供される。特定的にはこの新規な短い積層体は、新規なデコード（解 読）用およびバッファ（ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ）用回路を含有する。この新規な回 路は、短い積層体中に含有された個別のチップによって提供するのが好都合であ る。 また必要に応じて、単一チップに対する機能的改善（これは単一チップにおい ては複雑な回路構成のために実現できない）が、単一ＩＣチップに代えて採用さ れる短い積層体によって提供される。 工業規格に基づいて、任意のパッケージの構成が可能である。例としては、Ｓ ＯＪ（スモール アウトライン Ｊ）、ＬＣＣ（リードレス チップ キャリア ー）、ＰＧＡ（ピン グリッド アレイ）、ＤＩＰ（デュアル インライン パ ッケージ）等がある。一般的にどのパッケージにも新しい設計が適用できる。Ｊ ＥＤＥＣと呼ばれる工業規格には、特定のメモリー容量性（例えば４ＭＥＧ、１ ６ＭＥＧ、６４ＭＥＧ）に対して、どのような寸法のパッケージが適当であるか が定められている。特定のパッケージに使用されるリード体の数（該規格に記載 ）は、必要なアドレスライン、データラインおよびコントロールラインを提供す るのに充分な数である必要がある。図面の簡単な説明 第１ａ〜１ｄ図は、４ＭＥＧ ＳＲＡＭチップを含有するのに適合するＪＥＤ ＥＣ規格の３２リード体のＳＯＪパッケージの外観図である。第１ａ図は正面図 、第１ｂ図は底面図、第１ｃ図は平面図、そして第１ｄ図は側面図である。 第２、３および４図は、プラスチックまたはセラミックの包囲体の下方部分中 に組合わされて保持されるような、「パンケーキ」型チップ積層体の３種類の破 断立面図である。 第５図は、パッケージ包囲体の支持表面に連続する活性基材に支持されそして 接合される、「スライスしたパン」型のチップ積層体の立面図である。 第６図は、ＪＥＤＥＣパッケージの下方部分中に置かれた第２図のＩＣチップ を示す。 第７図は、「ＶＩＣ」チップ回路および４個のチップとの連結を示すブロック 図である。 第８図は、第７図の回路の詳細を示す略図である。 第９図は、商業的に入手できる１６ＭＥＧの単一チップＤＲＡＭを示す図面で ある。 第１０図は、アドレスデコーダーを含有しないＶＩＣを有する６４ＭＥＧのＤ ＲＡＭパッケージを示す図面である。 第１１図は、アドレスデコーダーを含有するＶＩＣを有する６４ＭＥＧのＤＲ ＡＭパッケージを示す図面である。具体的態様の詳しい記述 すべての種類のメモリーチップ（例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）およびすべて の容量のメモリーチップ（例えば４ＭＥＧ、１６ＭＥＧ、６４ＭＥＧ等）に、同 一の原理が本質的に適用できる。 第１ａ〜１ｄ図は、４ＭＥＧ ＳＲＡＭの収容に適合するＪＥＤＥＣ標準ＳＯ Ｊ容器の外観図を示す。同一の一般的概念が、容器（パッケージ）の寸法および 該パッケージに結合したリード体の数の変化を除き、他の種類および容量のメモ リーチップに適用される。 第１ａ図は、他の３図よりも大きなスケールにて図示されている。該パッケー ジの外部は、下方体部分２０、上方体部分、および該下方および上方体部分間の シール２４を含む。多数個のＪ型（外形）のリード体２６が、包囲されたＩＣメ モリーチップ（図示しない）から延長しており、そして該リード体はホスト系中 の外部の電気的連結部に包囲されたチップを連結する。第１ｂ図の底面図におい て、３２個のＪ型リード体（該パッケージの各側部に各１６個）が設置されてい ることが明示される。相当する個数のリード体が、第１ｃ図および第１ｄ図に存 在する。 第１ａ〜１ｄ図に図示されるパッケージの寸法は、約０.７５インチ長×０.４ インチ幅×０．１インチ高である。単一の４ＭＥＧ ＳＲＡＭチップは該パッケ ージ内の長さおよび幅を大きく満たしている。しかし厚さは、一般的に２０ミル 以下であり、かなりの量の使用されていない縦方向の空間（Ｚ寸法）を残してい る。 本発明は実際上、単一の４ＭＥＧチップをチップ積層体と入れかえるものであ る。積層体中の各チップが１ＭＥＧのＳＲＡＭを提供するとすれば、４個の該チ ップは単一の４ＭＥＧチップのメモリー容量に相当する。各１ＭＥＧチップの厚 さは４ミル以下であり得る。 ４ＭＥＧの単一チップを４個のＭＥＧチップを含有する積層体に単に入れかえ ることは、実用的でない。該積層体を単一チップに類似させ、そして該積層体が 単一チップであるかのようにホスト系内で作動させるためには、該積層体中に追 加的回路を設備することが必要である。このような追加的回路は、２種類の機能 、すなわち（１）デコード機能および（２）ドライブ／バッファ機能を有するこ とが必要である。 これらの機能用の回路を、積層体に追加された単一ＩＣチップ中に含有させる ことができる。更に積層体に第６番目の層を含有させるのが好都合である。該第 ６層は、１９９２年５月１５日付の米国特許出願第０７／８８４６６０号（譲受 人は本件出願と同じ）に開示されているセラミック頂部層のような、端部搬送層 である。種々の積層の概念が採用できる。 第２、３および４図は、「パンケーキ」型積層体、すなわち積層体下の支持平 面に各層が平行である積層体が採用される、３種類のチップ積層の概念を示す。 第２図において、４個のシリコンＩＣチップ３０はＩＣメモリー容量を含有する 活性チップである。各チップ３０は、該積層体のアクセス面、すなわち第２図に 可視である積層体面、にて露出されている多数の平行なリード体を有する。バス ストリップ３２および他の端部が、外部回路に電気的接続を付与するために、該 アクセス面に適用されている。 セラミックのキャップ層３４が４個のシリコンＩＣチップ３０上にある。該キ ャップ層３４は、上記の米国出願０７／８８４６６０号における端部搬送層であ る。第２図において、該キャップ層は４個のメモリーチップ３０の隣りにある。 メモリー積層体とホストシステムとの間を移動するシグナルを「翻訳」するのに 必要な付属の（第６の）層は、セラミック層３４の頂部に置かれた小さなＩＣチ ップ３６として第２図に図示される。全６個の該チップは互いに接着されそして 包囲体の下方部分２０によって提供される表面３８に接着されている（第１図参 照）。頭文字「ＶＩＣ」は上記の追加されたＩＣチップを意味する。該文字Ｖは 、メモリーチップの積層体を単一のメモリーチップの同等物に変換する機能を表 わす「バーチュアル」を略示する。 米国出願０７／８８４６６０号におけるように、該セラミック層３４は、アク セス面上のＴ−コネクトから該セラミック層を通って延長してバイアスが形成さ れている内部位置に連絡するセラミック層３４の下表面上に伝導トレースを有す る。該セラミック層３４の上表面上に形成された端部と連結するために、金属の 導体が該バイアスを通って延長している。第２図に図示するように、該ＶＩＣチ ップ３６上の端部を該セラミック層３４上の若干の端部に連結するために、ワイ ヤの連結体３８を採用することができる。また他のワイヤ連結体４０を採用して 、シールしたパッケージの外側に延長しているリード体（例えば第１図のＪ型リ ード体）に該セラミック層３４上の他の端部を直結することができる。 第３図において、４個のメモリーチップ３０ａおよびセラミックのキャップ層 ３４ａの間に、ＶＩＣチップ３６ａが配置されている。６個の層が互いに接着さ れそして表面３８上に保持されている。ワイヤ連結体を用いて、シールしたパッ ケージの外側に延長しているリード体に連結することができる。該ＶＩＣチップ ３６ａおよびメモリーチップ３０ａの間に内部連結が採用される。 第４図において該ＶＩＣチップは、メモリー積層体中に該チップ３０ｂを支持 しそして該メモリー積層体とホストシステムとの間に表面相互の連結を提供する 集積回路を含有する「活性基体」３６ｂの形態である。セラミック層３４ｂは該 積層体の頂部にある。該活性基体３６ｂ上の端部に、ワイヤ結合３８ｂによって セラミック層の端部を連結できる。シールしたパッケージの外側に延長している リード体に基体３６ｂ上の他の端部を、ワイヤ結合４０ｂによって連結する。 高容量の単一メモリーチップの代わりに多数のメモリーチップを入れ換えるす べての構造において、前記の目的のために該メモリー積層体およびホストシステ ム間にＶＩＣチップを電子技術的に配置することが必要である。コントロール（ デコード）機能を変形することが必要であり、また入力および出力のシグナルを ドライブおよびバッファする手段を変形することが必要である。 第２、３および４図において図示されているメモリーチップの数は４個である 。適当な縦方向の空間が存在する場合、そしてメモリー容量の合計がチップを入 れ換えるパッケージの容量と合致する場合、メモリーチップの数を増加できる。 第５図は更に若干進歩した概念を示すものである。このメモリーチップ積層体 は「スライスしたパン」型の積層体といわれる形態のものである。これによって かなり多数のメモリーチップを積層体中に含有させることが可能となる。縦方向 の寸法が「パンケーキ」型積層体の寸法よりも大きいので、第１図に図示したカ バーとは異なる形状にパッケージのカバーを作成することが必要であろう。第５ 図のメモリーチップ３０ｃは活性基体上に保持されており、これに該チップがフ リップ（ｆｌｉｐ）チップ結合４２によって連結されている。セラミック層は含 有されない。ワイヤ結合４０ｃによって、活性基体上の端部をシールしたパッケ ージの外側に延長しているリード体に連結できる。フリップチップ結合４２によ って、活性基体３６ｃとメモリーチップ３０ｃとの間にシグナルが伝達される。 １９９３年４月２３日付の米国出願０８／０５２４７５号（譲受人は同一）に 、メモリー積層体と外部回路との間に多くの有用なインターフェイス機能を提供 できる集積回路のキャリヤーとして、活性基体を使用することが詳しく記述され ている。 特定のパッケージ中に使用されるＶＩＣチップに関する回路について、以下に 詳しく記述する。詳細に記述されているこのパッケージは、４個の１メガビット のＳＲＡＭ ＩＣチップを単一の４メガビットのＳＲＡＭ ＩＣチップと同等の チップに代えるものである。第２図に似た第６図に、セラミックの端部層４６の 頂部に結合されたＶＩＣチップ４４（これはこの態様では次いで各１メガビット の容量を有する４個のＩＣ ＳＲＡＭチップを含む積層体４８に結合される）を 示す。ワイヤ結合５０がＶＩＣチップ４４上の端部を層４６上の端部に連結させ るのが、図示されている。ワイヤ結合５２が層４６上の端部を外部回路（すなわ ちホストシステム）に続く端部に連結させるのが、図示されている。該ホストジ ステムとチップ積層体４８との間の大部分の電気的連結は、入力および出力のシ グナルのドライブ容量をデコードおよび／または変化させる必要があるので、該 ＶＩＣチップ４４を通過する。しかし記号ＶｅｃおよびＶｓｓにて示されるよう に、パッケージへの入力はメモリー積層体中の該チップへ直接に供給される。 第７図は、４個のＩＣメモリーチップおよびＶＩＣチップ４４を含有する積層 チップパッケージ中の回路図である。これは、ホストシステムと４個の同一な積 層ＳＲＡＭチップ６０との間の適当な連結を提供するために必要である。Ｖｅｃ ／Ｖｓｓの入力源は第７図の左側に図示されている。第７図の上部に図示されて いるように、１７個の各アドレスラインＡＯ−Ａ１６はライン５６を経由して４ 個の各メモリーチップ６０へそれぞれ直接に連結している。各メモリーチップは 、コンピューター用語にて１２８Ｋといわれている１２８Ｋ×８（ビット）ユニ ットおよび２１７＝１３１,０７２として配置されている。１２８Ｋ×８メモリ ーチップを１メガビットメモリーという。単純な一方向用バッファ６２がアドレ スラインＡＯ−Ａ１６中に設備されている。これはアドレス情報が一方向だけ、 すなわちメモリー中に流れるからである。該ホストシステムからの入力に対して は、該４−チップユニットは単一のチップユニットと実質的に同じである。 ４個のチップ積層体は５１２Ｋ×８ビットメモリーの容量を提供する。この４ 個の積層体メモリーをアドレスするために、２個の追加的アドレスラインＡ１７ およびＡ１８ならびにデコーダー６４が必要とされる（図の底部に図示されてい る）。該５１２Ｋは２１９（５２４，２８８）ビットを示す。該積層チップの５ １２Ｋ×８メモリーを、４メガビットメモリーという。デコーダー６４はアドレ スラインＡ１７、Ａ１８、およびイネーブルラインＣＥの三種類の入力を有する 。該デコーダーは４種類のオプションを提供する。すなわちこれによって、４個 のチップ６０の一つがイネーブル化されると、他の３個はイネーブル化されない 。該デコーダーからの４種類のオプションは、（ａ）両ラインがハイ（ｈｉｇｈ ）、（ｂ）両ラインがロー（ｌｏｗ）、（ｃ）第１ラインがハイそして第２ライ ンがロー、および（ｄ）第１ラインがローそして第２ラインがハイの場合を表わ す。各チップ６０のＣＥポート（ｐｏｒｔ）６６は、ライン６８の一つを経由し てデコーダー６４からのイネーブル化／非イネーブル化のシグナルを受ける。各 チップ６０のＣＥ２ポート７０は該チップ上に存在するが、ＶＩＣ回路中では使 用されない。従って該ポート７０はライン７２によって接地されている。 ４個のチップ積層体を使用して単一の高容量チップが存在するかのようにアド レスさせるために、該パッケージに１９個の有効なアドレスラインがある。該積 層体中の４個のチップの一つを選択するために、ＶＩＣチップ中にてＡ１７およ びＡ１８がデコードされる。残りのアドレスラインＡＯ−Ａ１６は４個の全メモ リーチップにフィードする。このようにしてＡ１７およびＡ１８は積層体層を選 択し、そしてＡＯ−Ａ１６はメモリーのロケーションを選択する。単一の４メガ ビットチップがアドレスされる場合におけるように、外側（すなわちホストシス テム）からラインＡＯ−Ａ１８がメモリーの位置を選択するものと考えられる。 Ａ１７およびＡ１８をデコードしそして適当なチップをドライブしてイネーブル 化する結果を用いて、該層が選択される。 メモリーインターフェイスの問題の他の部分はデータ搬送を取り扱い、該搬送 は両方向、すなわちホストシステムから積層チップパッケージ、または該パッケ ージから該ホストシステムへ行くことができる。前述したように、このシステム のデータは８個の平行な、第７図でＤＱ１〜ＤＱ８とラベルが付されたラインに 沿って移動する。ＶＩＣチップ中のデータラインは“トリーステート（ｔｒｉ− ｓｔａｔｅ）”バッファによりバッファされる。“トリーステート”の用語は、 三つの可能な状態：（ａ）入状態、（ｂ）出状態、または（ｃ）オフ状態を意味 する。第７図において、データバッファはブロック７４で示される。別のブロッ ク７６はデコーダーを表わし、それはデータの流れを制御する。三つの制御ライ ンがデータバッファデコーダー７６に連結される；すなわち、チップイネーブル ラインＣＥ、書込みイネーブルラインＷＥ、および出力（読出し）イネーブルラ インＯＥである。データバッファ７４は四つのチップの夫々にライン７８によっ て連結される。書込みイネーブルシグナルは、そのデコーダーライン８０に加え て、チップ６０の夫々にライン８２によって直接連結される。出力（読出し）イ ネーブルシグナルは、そのデコーダーライン８４に加えて、チップ６０の夫々に ライン８６によって直接連結される。チップイネーブルシグナルはデコーダー７ ６にライン８８によって連結される。ＶＩＣチップ上のデータバッファ７４は、 ホストシステムに４チップ積層体が単一チップと見えるようにさせる。平行な４ 個のメモリーの入力キャパシタンスを駆動（ドライブ）する代りに、該ホストシ ステムはＶＩＣの入力キャパシタンスを駆動するだけであり、このことは四つの メモリーチップの並列キャパシタンスを駆動することになる。 データ制御論理はデータの流れの方向を決定する。アドレスラインは、データ が移動する各チップ上の位置を制御する。 第８図はＶＩＣチップ４４の集積回路を更に詳細に示し、そしてまたメモリー チップへの相互連結をも示す。ダッシュ線長方形９０はＶＩＣチップ上の集積回 路を包囲する。ダッシュ線９２は４個のメモリーチップ上の回路を包囲する。 層Ａ”は４個のチップの一つを表わし、そして“層Ｂ、Ｃ、Ｄ”は他の三つのチ ップの夫々を表わす。４個のメモリーチップの夫々の回路は同一である。 第８図の底部の初めに、アドレスラインＡＯ−Ａ１６の夫々を連結するライン ９４が示され、それらのシグナルはバッファ６２を通過してメモリーチップ指示 層Ａに達する。、層Ａ上のブロック９６はチップ上のアドレス回路を示す。ライ ン９８がアドレスラインＡＯ−Ａ１６を他の３個のメモリーチップの夫々を表わ す層Ｂ、ＣおよびＤの夫々に連結するように示されている。 第８図中のアドレスラインＡＯ−Ａ１６の上の次の回路はデコーダー６４内の 論理であり、それはアドレスラインＡ１７、Ａ１８およびＣＥを使用して、４個 のチップのうちどれがイネーブルにされるかを選択する。バッファ６２がデコー ダー６４の前方にラインＡ１７およびＡ１８上に設置される。ライン１００は、 ＣＥＭ４とも示されているが、デコーダーから積層体中の４番目のメモリーチッ プ（層Ｄ）に至っている。ライン１０２は、ＣＥＭ３とも示されているが、デコ ーダーから積層体中の３番目のメモリーチップ（層Ｃ）に至っている。ライン１ ０４は、ＣＥＭ２とも示されているが、デコーダーから積層体中の２番目のメモ リーチップ（層Ｂ）に至っている。ライン１０６は、ＣＥＭ１とも示されるが、 デコーダーからゲート１０８および１１０に至り、該ゲートは積層体中の１番目 のメモリーチップ（層Ａ）上の制御システムの一部分である。同じ回路が四つの メモリーチップの夫々上に存在する。ダッシュ線１１２により囲まれたチャート は四つのチップのうちどれがイネーブルにされるかを決定する論理である。 第８図に見られるように、各メモリーチップ６０（層Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ）は データバッファ回路をデータ読出しおよび書込みラインＤＱ１Ａ、Ｂ、Ｃおよび Ｄ−ＤＱ８Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ中に導入する。各データラインは出力（読出し） アンプリファイヤー／バッファ１１３、および入力（書込み）アンプリファイヤ ー／バッファ１１４を有する。言い換えると、オン−チップデータバッファはト リーステートバッファである。このバッファ回路は実際には、以下に記載される ＶＩＣチップ上の特別のバッファ作用およびドライブ回路の追加的なものである 。ライン１１６は、層Ｂ、ＣおよびＤの夫々上にオンーチップバッファ作用の存 在を表わすものである。 データバッファ７４およびデータラインＤＱ１−ＤＱ８は第８図のＶＩＣ略図 の上部に示されている。それらは第７図のデコーダー７６に含まれる論理回路の 制御下にあり、該回路は下記の三つの入力ラインの相互作用に反応する：（１） ＷＥライン１２０、これは“書込み”イネーブルシグナル（即ち、データをメモ リーに入れる）である；（２）ＯＥライン、これは“読出し”イネーブルシグナ ル（即ち、メモリーからデータを出す）である；および（３）ＣＥライン、これ は論理回路のアドレス部分中の適当なチップを選択する際に使用されるものと同 じチップイネーブルシグナルである。ＶＩＣチップ上のバッファを駆動する論理 回路を制御するのに加えて、ＷＥライン１２０およびＯＥライン１２２は、四つ のメモリーチップの各々が各チップ上のバッファ１１３および１１４を駆動する ように導く。 ＶＩＣチップ上のデータラインＤＱ１−ＤＱ８の各々はトリーステートバッフ ァ／アンプリファイヤーを有する。一般にドライバーと呼ばれる各出力（読出し ）バッファ／アンプリファイヤー１３０は、シグナルをメモリーチップからホス トシステム内のコンピューターに送るので、比較的強力である。各入力（書込み ）バッファ／アンプリファイヤー１３２は出力ドライバーよりも電力を少ししか 必要としない。何故なら、シグナルをメモリーに送るコンピュータードライバー は極めて強力だからである。 ＶＩＣチップ上の各トリーステートバッファの機能は、一体式チップ（一つの 大きいメモリーチップ）で使用されるように設計されたシグナルを、ホストシス テムを乱すことなく、四つのメモリーチップの積層体を含むシグナルに翻訳する ことである。言い換えると、ＶＩＣチップは、四つの負荷が一つの負荷に見える ようにすることにより、４チップ積層体が同じメモリー容量を持つ一つのチップ をまねるようにさせる。並列の四つのゲートのキャパシタンスは一つのゲートの キャパシタンスに見えるであろう。 ＶＩＣチップ上の回路の重要な特徴は、点線の長方形１３６に示される電力供 給キャパシタンスである。入接続および出接続の両方共にシグナルを迅速に送る ためには、高キャパシタンスが望ましい。一つの大きいキャパシタ又は複数個の キャパシタ１３８が使用できる。ＶＩＣチップ上の大きいキャパシタンスは、電 圧変化に従って必要な電流を生じさせることができる。電圧レベルを安定化する ことにより、ノイズが減少し、そして高と低の間の転移がより速く起こる。シグ ナル搬送の必要性は出接続および入接続シグナルの両方に重要である。ＶＩＣチ ップ上でキャパシタンスが高い理由の一つは、積層体中の四つのメモリーチップ の各々が一つのチップとして機能するように設計されたからである。積層チップ を、単一の次の世代のメモリーチップのパッケージの代わりにする意図をもって 設計することにより、いくつかの利点が得られるであろう。 単一メモリーチップの代わりに積層メモリーチップで置換えたＳＲＡＭパッケ ージに関する前述の説明は、ＥＥＰＲＯＭおよびＦＬＡＳＨメモリーにも一般的 に適用可能である。４チップ積層体に加えて、より大きい積層体、例えば８又は １６チップ積層体、が実施可能である。 以下の記述は、本発明をＤＲＡＭメモリーと組合わせて使用することに焦点を 合わせている。基本的概念は同じであるが、ＤＲＡＭがＳＲＡＭと相違するので 、ＤＲＡＭチップの積層体が一つの大容量ＤＲＡＭチップをまねさせるために、 ＶＩＣに幾分異なる電子的構成が指示される。本発明が単一の高容量チップを複 数個の積層された低容量チップで置換えることができる。二つの一般的タイプの 構成が利用可能である。一つのタイプでは、ＶＩＣチップはアドレスデコードを もたない；他のタイプでは、ＶＩＣチップはアドレスデコードをもつが、データ デコードをもたない。 第９図は、ミクロン セミコンダクター インク．が設計した１６ＭＥＧ Ｄ ＲＡＭチップの技術状態の機能的ブロック図を示す。四つの１６ＭＥＧ ＤＲＡ Ｍチップ、即ち第９図に示されたミクロンチップ、をパッケージすることにより 、本発明は６４ＭＥＧ ＤＲＡＭパッケージを与え、それはあたかも一つの６４ ＭＥＧ ＤＲＡＭチップであるかのようにホストンステム内に適合するであろう 。 第９図のチップのメモリーアレイは４０９６×１０２４×４に配置され、１６ ＭＥＧ（１６，７７７，２１６ビット）チップを与える。データラインＤＱ１− ＤＱ４はデーターインバッファおよびデーターアウトバッファに接続される。１ ２のアドレスラインＡ０−Ａ１１が１２行（ｒｏｗ）アドレスバッファおよび１ ０列（ｃｏｌｕｍｎ）アドレスバッファに供給される。列アドレスにおいて、Ａ １０−Ａ１１は“ドントケア（ｄｏｎ’ｔ ｃａｒｅ）ビットである。列アドレ スビットは列デコーダーに接続され、それは１０２４の列から一つを選択する。 行アドレスバッファは行デコーダーに接続され、該デコーダーは４０９６行から 一つを選択する。読出しおよび書込みサイクルはＷＥ入力を用いて選択される。 四つのデータ入力と四つのデータ出力はコモンＩ／Ｏを用いて四つのピンを介し て経路を決められ、そしてピン方向はＷＥおよびＯＥにより制御される。 第１０および１１図の夫々は６４ＭＥＧ ＤＲＡＭパッケージを示し、ここで ４個の１６ＭＥＧチップが積層される。かかるチップは、第９図に図示したチッ プと同じであっても、或いは他のタイプの１６ＭＥＧチップであってもよい。第 １０図は、ＶＩＣチップがバッファ作用のみを与え、アドレスの解読（ｄｅｃｏ ｄｉｎｇ）を与えない構成を示す。第１１図は、ＶＩＣチップがアドレス解読を 与える構成を示す。 第１０図は、ＶＩＣチップ１４０と夫々４ＭＥＧ×４の４個の積層された１６ ＭＥＧ ＤＲＡＭチップ１４２、１４４、１４６および１４８を有する６４ＭＥ Ｇ ＤＲＡＭパッケージの略図を示す。ＶＩＣチップ１４０は、１５０でのバッ ファ作用の後、積層体中の４個のＩＣチップの夫々にアドレスラインＡ０−Ａ１ １を供給する。ライン１５２は１２のアドレスラインをチップ１４２に供給し、 ライン１５４は１２のアドレスラインをチップ１４４に、ライン１５６は１２の アドレスラインをチップ１４６に、そしてライン１５８は１２のアドレスライン をチップ１４８に供給する。アドレスがホストシステムから入ると、積層体内の 並列の４つのＩＣチップの各々によって解読される。積層体中の各ＩＣチップは まず、全ての１２のアドレスビット（２１２＝４０９６）を用いて行を解読する 。次にアドレスの１０ビットは列を解読するのに使用される（２１０＝１０２４ ）。積層体中の各ＩＣチップ内のメモリーアレイは４０９６×１０２４×４に配 置される。積層体中の各ＩＣチップは同じアドレスを受け取る。しかしながら、 各ＩＣチップは４ビットのデータ幅（ｗｉｄｔｈ）しかもたない。 この構成において、ＶＩＣチップ１４０および４個のチップの積層体は１６ビ ットのデータ幅を扱うことができる。ホストシステムが１６ビット幅データワー ド、ＤＱ１−ＤＱ１６、を供給する場合、初めの４ビットＤＱ１−ＤＱ４はライ ン１６０を介してチップ1４２に送られ、次の４ビットＤＱ５−ＤＱ８はライン １６２を介してチップ１４４に送られ、次の４ビットＤＱ９−ＤＱ１２はライン １６４を介してチップ１４６に送られ、そして最後の４ビットＤＱ１３−ＤＱ１ ６はライン１６６を介してチップ１４８に送られる。積層体中の４個のＩＣの全 ては並列で作動している。従って、１６ビット幅のデータの解読が、ＶＩＣバッ ファ１６８の入力を積層体中の適当なＩＣチップに送ることにより行われる。ア ドレス解読は積層ＩＣチップの各々で行われる。解読はどのＩＣチップ１４２、 １４４、１４６又は１４８が駆動されたかを決める必要はない。ＲＡＳ（行アド レスストローブ）、ＣＡＳ（列アドレスストローブ）、ＷＥ（書込みイネーブル ）およびＯＥ（出力イネーブル）ラインは夫々平行に積層体中の四つのチップの 各々に送られる。要約すると、第１０図に略図が示されたパッケージは、４ＭＥ Ｇ ×４の一体式ＩＣチップの４層から４ＭＥＧ×１６パッケージとして組み立てら れた６４ＭＥＧのＤＲＡＭである。 第１１図は、４ＭＥＧ×４つの一体式ＩＣチップの４層から１６ＭＥＧ×４パ ッケージとして組み立てられた６４ＭＥＧのＤＲＡＭの略図を示す。この構成に おいては、ＶＩＣで解読が要求される。該図はＶＩＣチップ１７０と、夫々が４ ＭＥＧ×４の四つの積層された１６ＭＥＧ ＤＲＡＭ ＩＣチップ１７２、１７ ４、１７６および１７８を有する。この構成では、ＶＩＣチップはアドレスの解 読を与える。データラインＤＱ１−ＤＱ４は、トリーステートバッファ１８０を 通過した後に、４つのＩＣチップの各々に接続される。アドレスラインＡ０−Ａ １１もまた、バッファ１８２を通過した後、４つのＩＣチップの各々に接続され る。第１０図におけるように、これは各チップで１２のアドレスラインを与える 。 デコードおよびバッファ回路１８４がＶＩＣチップ内に設けられる。何故なら 、１２のアドレスラインは４０９６行×１０２４列にのみアドレスするからであ る。これらの量の各々は２倍にされて、パッケージ内に６４ＭＥＧ ＤＲＡＭ容 量が得られる。第１１図の構成は、４ビットのデータ幅を有する８１９２×２０ ４８（１６ＭＥＧ）と考え得る。ＶＩＣチップ１７０は余分のアドレスラインＡ １２を含む。このラインはＲＡＳおよびＣＡＳ入力を用いてＶＩＣチップ上で解 読され、丁度個々のＩＣメモリーチップがアドレスを解読して、必要なアドレス 幅を与えるのと同じである。ＶＩＣチップは本質的には、Ａ１２ラインとＲＡＳ およびＣＡＳラインとを利用して、積層体中の四つのＩＣチップのうちどれがイ ネーブルにされたかを決定するために解読する。この構成において、一時に一つ しかＩＣチップはイネーブル化されない。チップ１７２はＶＩＣチップ出力ＲＡ Ｓ−０およびＣＡＳ−０によってイネーブル化され；チップ１７４はＶＩＣチッ プ出力ＲＡＳ−１およびＣＡＳ−０によってイネーブル化され；チップ１７６は ＶＩＣチップ出力ＲＡＳ−０およびＣＡＳ−１によってイネーブル化され；そし て１７８はＶＩＣチップ出力ＲＡＳ−１およびＣＡＳ−１によってイネーブル化 されたことが示される。 第１０および１１図のＤＲＡＭメモリー中の積層チップのパッケージ化は、前 に詳述したＳＲＡＭチップのそれに匹敵する。積層チップは、単一６４ＭＥＧチ ップ用に選定された標準パッケージ包囲体内に適合する。 前の記載から、本願に開示されたデバイスは、本願明細書の序文に要約された 著しい機能上の利点を与えるであろう。 下記の請求の範囲は開示された特定の態様をカバーするだけでなく、従来技術 から許容される最大の幅および包括性をもって、本願で説明した発明の概念をも カバーする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サム，ラファエル，アール. アメリカ合衆国 05495 ヴァーモント, ウィリストン，リード ロード 30 (72)発明者 スチュアート，ジョン，ジェイ．ジュニア アメリカ合衆国 92660 カリフォルニア, ニューポート ビーチ，ヴィスタ グラン デ 440

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．ホストコンピーター内で単一ＩＣメモリーチップの代わりとなるのに適合し た、下記を含むことを特徴とするメモリーパッケージ： 複数個の積層ＩＣメモリーチップであって、該積層体が置き換えようとしてい る該単一チップの全メモリー容量と同じ容量を有する該ＩＣメモリーチップ：お よび ホストシステムが単一チップと接続するかのように該積層体と接続した態様で 該積層チップと該ホストシステムとの間に電気的に挟まれた、該積層体内に含ま れた追加のインターフェイスＩＣチップ。 ２．該積層ＩＣメモリーチップの夫々が、低容量メモリーが望ましい場合に独立 して機能することができるチップとして構成されている、請求の範囲１のメモリ ーパッケージ。 ３．該インターフェイスＩＣチップが、バッファ作用をしかつ複数個の平行アド レスジグナルを該ホストシステムから該積層ＩＣメモリーチップに送るのに適合 した回路を含む、請求の範囲１のメモリーパッケージ。 ４．該インターフェイスＩＣチップが、該ホストシステムと該積層ＩＣメモリー チップとの間で両方向にデータシグナルを送るのに適合した回路を含む、請求の 範囲１のメモリーパッケージ。 ５．該インターフェイスＩＣチップが、該ホストシステムと該積層ＩＣメモリー チップとの間で両方向にデータを送りかつかかるシグナルを両方向にバッファ作 用をするのに適合した回路を含む、請求の範囲１のメモリーパッケージ。 ６．該インターフェイスＩＣチップが、該ホストシステムからの１以上のアドレ スシグナルを解読して、一時に該積層ＩＣメモリーチップの一つをイネーブルに する回路を含む、請求の範囲１のメモリーパッケージ。 ７．該インターフェイスＩＣチップが、該データシグナルが一時に該積層ＩＣメ モリーチップの一つだけと連絡するようにさせる回路をも含む、請求の範囲４の メモリーパッケージ。 ８．該インターフェイスＩＣチップが、バッファ作用をしかつ複数個の平行アド レスシグナルを該ホストシステムから該積層ＩＣメモリーチップに送るのに適合 した回路を含む、請求の範囲２のメモリーパッケージ。 ９．該インターフェイスＩＣチップが、該ホストシステムと該積層ＩＣメモリー チップとの間で両方向にデータシグナルを送るのに適合した回路を含む、請求の 範囲２のメモリーパッケージ。 １０．該インターフェイスＩＣチップが、該ホストシステムと該積層ＩＣメモリ ーチップとの間で両方向にデータを送るのに適合しかつかかるシグナルを両方向 にバッファ作用をするのに適合した回路を含む、請求の範囲２のメモリーパッケ ージ。 １１．該インターフェイスＩＣチップが、該ホストシステムからの１以上のアド レスシグナルを解読して、一時に該積層ＩＣメモリーチップの一つをイネーブル にする回路を含む、請求の範囲２のメモリーパッケージ。 １２．該インターフェイスＩＣチップが、該データシグナルが一時に該積層ＩＣ メモリーチップの一つだけと連絡するようにさせる回路を含む、請求の範囲９の メモリーパッケージ。 １３．多数個の別個のアドレスシグナルと多数個の別個のデータシグナルとを与 えるホストコンピューターに使用するための、単一メモリーチップを置き換える のに適合したメモリーパッケージであって、下記を含むことを特徴とする該メモ リーパッケージ： 複数個の積層ＩＣメモリーチップであって、該積層体が置き換得ようとしてい る単一チップの全メモリー容量と同じメモリー容量を有する該ＩＣメモリーチッ プ； ホストシステムから入ってくるアドレスシグナルを受け入れ、該アドレスシグ ナルにバッファ作用をし、そして該メモリーチップの一つ上の適当なアドレスを 選択する、該パッケージ内の回路；および 入ってくるデータシグナルおよび出て行くデータシグナルの両方を受け入れ、 別個のデータシグナルの夫々に両方向にバッファ作用をし、そして該ホストシス テムと該積層メモリーチップとの間の別個のデータシグナルを両方向に相互接続 する回路。 １４．該積層体中のチップの一つだけを一時にイネーブルにする解読回路をも含 む、請求項１３のメモリーパッケージ。 １５．該解読回路が一つ以上の入ってくるアドレスシグナルにより制御される、 請求項１４のメモリーパッケージ。 １６．該積層体中の全てのメモリーチップにより与えられる幅を有するデータビ ットワードを与えるために、各メモリーチップが異なるグループのデータシグナ ルに接続する、請求項１３のメモリーパッケージ。 １７．多数個の別個のアドレスシグナルと多数個の別個のデータシグナルとを与 えるホストコンピューターに使用するための、単一メモリーチップを置き換える のに適合したメモリーパッケージであって、下記を含むことを特徴とするメモリ ーパッケージ： 複数個の積層ＩＣメモリーチップであって、該積層体が置き換えようとしてい る単一チップの全メモリー容量と同じメモリー容量を有する該メモリーチップ； ポストシステムが単一チップと接続するかのように該積層体と接続した態様で 該積層チップと該ホストシステムとの間に電気的に挟まれた、該積層体内に含ま れた追加のインターフェイスＩＣチップ；ここで該インターフェイスＩＣチップ は下記を含む： 該ホストシステムから入ってくるアドレスシグナルを受け入れ、該アドレスシ グナにバッファ作用をし、そして該メモリーチップの一つ上の適当なアドレスを 選択する、該パッケージ内の回路；および 入ってくるデータシグナルおよび出て行くデータシグナルの両方を受け入れ、 別個のデータシグナルの夫々に両方向にバッファ作用をし、そして該ホストシス テムと該積層メモリーチップとの間の別個のデータシグナルを両方向に相互接続 する回路。 １８．該インターフェイスＩＣチップが、該積層体中のチップの一つだけを一時 にイネーブル化する解読回路をも含む、請求項１７のメモリーパッケージ。 １９．該解読回路が一つ以上の入ってくるアドレスシグナルにより制御される、 請求項１８のメモリーパッケージ。 ２０．該インターフェイスＩＣチップが、該積層体中の全てのメモリーチップに より与えられる幅を有するデータビットワードを与えるように、各メモリーチッ プを異なるグループのデータシグナルに接続する回路を含む、請求項１７のメモ リーパッケージ。 ２１．該インターフェイスＩＣチップが、単一メモリーチップの代わりに複数個 の積層メモリーチップを使用するために補償するのに充分なキャパシタンスを与 える回路をも含む、請求項１７のメモリーパッケージ。
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