JPWO2008099711A1 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2008099711A1 JPWO2008099711A1 JP2008558048A JP2008558048A JPWO2008099711A1 JP WO2008099711 A1 JPWO2008099711 A1 JP WO2008099711A1 JP 2008558048 A JP2008558048 A JP 2008558048A JP 2008558048 A JP2008558048 A JP 2008558048A JP WO2008099711 A1 JPWO2008099711 A1 JP WO2008099711A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- signal transmission
- chip
- signal processing
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0556—Disposition
- H01L2224/0557—Disposition the external layer being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0556—Disposition
- H01L2224/05571—Disposition the external layer being disposed in a recess of the surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05573—Single external layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/0651—Wire or wire-like electrical connections from device to substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06517—Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06527—Special adaptation of electrical connections, e.g. rewiring, engineering changes, pressure contacts, layout
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
メインチップ10は、信号処理を行う信号処理回路11と、信号処理回路11と信号伝送回路22の間の信号伝送を行う複数の信号伝送回路13と、信号処理回路11の信号処理内容に応じて信号伝送回路13の動作・非動作を制御する制御回路14と、を有する。機能チップ20A〜20Cは、信号処理回路11とは異なる補助的な信号処理を行う信号処理回路21と、信号処理回路21と信号伝送回路13の間の信号伝送を行う1又は複数の信号伝送回路22と、を有する。メインチップ10と機能チップ20A〜20Cは、積層して配置される。信号伝送回路13と信号伝送回路22は、誘導性結合を利用した非接触型の信号伝送回路であり、積層方向から見て重なるように配置される。
Description
(関連出願)本願は、先の日本特許出願2007−032255号(2007年2月13日出願)の優先権を主張するものであり、前記先の出願の全記載内容は、本書に引用をもって繰込み記載されているものとみなされる。
本発明は、複数の半導体チップを組合せた半導体装置に関し、特に、複数の機能を組合せ可能な半導体装置に関する。
本発明は、複数の半導体チップを組合せた半導体装置に関し、特に、複数の機能を組合せ可能な半導体装置に関する。
半導体製造技術の進展に伴い半導体チップの微細加工が可能となり、同一チップ上にアナログ回路やデジタル回路、さまざまな装置とのインタフェース機能、その他さまざまな機能を搭載し、高度な信号処理を行うSoC(System on Chip)が実現できるようになった。
例えば、携帯電話機に用いられるLSIチップが挙げられる。携帯電話機向けLSIチップは無線通信制御用の機能ブロックと携帯電話機に組み込まれたさまざまなアプリケーションの演算を行う機能ブロックが1つのチップに搭載されることがある。その機能ブロック以外にも、外部記憶装置との間のインタフェースやカメラユニット制御機能ブロック、LCDドライバなどさまざまな機能ブロックが顧客要求に合わせて搭載される。
このように、同一チップ上に複数の機能ブロックを搭載することにより、以前の別々のチップに各機能を搭載し、複数のチップによって構成された従来のシステムに比べると占有面積が小さくなり、システムの製造コストの削減が可能となる。
以下の分析は、本発明者によりなされる。
なお、上記特許文献1、2の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。
しかしながら、SoCは、製造時にその機能が限定されてしまうという欠点があった。SoCの用途が異なる場合、SoCの用途ごとに全て設計しなおす必要があり、同時に、チップ製造に必要なマスクセットを作り直さなければならない。そのため、設計コストの増大やマスクセット製造費などが増大し、チップ製造コストが増大していた。
なお、上記特許文献1、2の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。
しかしながら、SoCは、製造時にその機能が限定されてしまうという欠点があった。SoCの用途が異なる場合、SoCの用途ごとに全て設計しなおす必要があり、同時に、チップ製造に必要なマスクセットを作り直さなければならない。そのため、設計コストの増大やマスクセット製造費などが増大し、チップ製造コストが増大していた。
また、SoCでは、各機能ブロックが同一チップ上に製造されるため、機能ブロックそれぞれに最適な製造プロセスを利用できないといった問題もあり、性能劣化、製造コストの増大を招いていた。
また、SoCにおける機能ブロックごとの電源電圧が異なる場合、ブロック間の電源を分離する必要があり、電源分離のためにチップ占有面積が増大し、更なる製造コストが大きくなっていた。
ところで、前述したSoCの用途ごとにチップの再設計を要するという問題を、冗長に機能ブロックを搭載することで回避しようとする技術が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。すなわち、使用が予想される機能ブロックを予めチップに搭載した状態で設計しておき、その機能ブロックの中から用途に合わせて、選択器やヒューズなどを用いて必要な機能ブロックのみを動作させて要求にこたえようとするものである。このような構成をとれば、予想された機能ブロックの範囲内においてのみ、改めてチップの再設計をすることなく、顧客要求にこたえることが可能となる。
しかしながら、予想していた機能ブロック以外の機能が必要になった場合、チップには必要な機能ブロックが搭載されていないため、チップの再設計が必要となる。また、回路動作を行わない冗長な機能ブロックが搭載されているため、チップ面積が大きくなるという前述の問題はより一層大きくなり、製造コストの増大につながる。同様に、機能ブロック間の電源分離などの問題も解決できない。
本発明の主な課題は、搭載される機能ブロックを必要最低限とし、チップ面積を低減して、製造コストの低減を図ることである。
本発明の一視点においては、複数の半導体チップを組合せた半導体装置において、信号処理を行う第1信号処理回路と、前記第1信号処理回路と外部の間の信号伝送を行う複数の第1信号伝送回路と、前記第1信号処理回路の信号処理内容に応じて前記第1信号伝送回路の動作・非動作を制御する制御回路と、を有する第1の半導体チップと、前記第1信号処理回路とは異なる信号処理を行う第2信号処理回路と、前記第2信号処理回路と前記第1信号伝送回路の間の信号伝送を行う1又は複数の第2信号伝送回路と、を有する第2の半導体チップと、を備えることを特徴とする。
本発明の前記半導体装置において、前記第1の半導体チップは、前記制御回路の制御により前記第1信号伝送回路の動作・非動作を選択する選択回路と、を有することが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1信号処理回路は、共通の信号線群を介して各前記第1信号伝送回路と接続されることが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1信号処理回路は、共通の信号線群を介して各前記選択回路と接続されることが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップは、積層して配置され、前記第1信号伝送回路と前記第2信号伝送回路は、積層方向から見て重なるように配置され、前記第1信号伝送回路と前記第2信号伝送回路は、誘導性結合を利用した非接触型の信号伝送回路であることが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1信号伝送回路と前記第2信号伝送回路の間の信号伝送路は、ボンディングワイヤ、ハンダバンプ、容量性結合、及びビアのいずれか1又は複数を含むことが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1信号伝送回路は、前記第1の半導体チップの周縁領域に配置されることが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1の半導体チップ内の回路は、前記第2の半導体チップの機能の種類を問わずに、前記第2の半導体チップ内の回路と組合せ可能に構成されていることが好ましい。
本発明の前記半導体装置において、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップは、装置の機能や使用が決定される前にあらかじめ製造されていることが好ましい。
本発明によれば、下記の効果が達成される。即ち、新規に設計・製造が必要な回路が必要最低限であり、チップコストの低減が可能である。つまり、汎用的な機能チップをあらかじめ設計・製造しておくことが可能であるので、新規に設計・製造しなければならない回路を含んだチップを必要最低限に抑えられるので、チップの設計・製造・検証に要するコストの削減が可能である。また、製造される個々のチップ面積が小さくなるので、製造時の歩留まりが向上し、チップ製造コストの削減が可能である。さらに、各チップに最適な製造プロセスの選択が可能であるので、製造コストの削減が可能である。加えて、半導体装置の機能変更は、機能チップの追加や変更のみで対応可能であるので、容易に実現できる。
1 半導体装置
10、110 メインチップ(第1の半導体チップ)
11 信号処理回路
12、112 信号線
13、13a、13b、13c、13d、13e、113 信号伝送回路
13s 送信回路
13r 受信回路
14 制御回路
15、115 選択回路
16 パッド
20、20A、20B、20C、120 機能チップ(第2の半導体チップ)
21、121 信号処理回路
22、122 信号伝送回路
22s 送信回路
22r 受信回路
23、123 パッド
30 接着部
40 ハンダボール
41 ボンディングワイヤ
50 配線基板
51 パッド
52 パッド
61 微笑パルス生成回路
62 送信インダクタ
63 クロック信号
64 送信データ
65 反転送信データ
71 受信インダクタ
72 クロック信号
73 制御信号
74 受信データ
75 受信反転データ
10、110 メインチップ(第1の半導体チップ)
11 信号処理回路
12、112 信号線
13、13a、13b、13c、13d、13e、113 信号伝送回路
13s 送信回路
13r 受信回路
14 制御回路
15、115 選択回路
16 パッド
20、20A、20B、20C、120 機能チップ(第2の半導体チップ)
21、121 信号処理回路
22、122 信号伝送回路
22s 送信回路
22r 受信回路
23、123 パッド
30 接着部
40 ハンダボール
41 ボンディングワイヤ
50 配線基板
51 パッド
52 パッド
61 微笑パルス生成回路
62 送信インダクタ
63 クロック信号
64 送信データ
65 反転送信データ
71 受信インダクタ
72 クロック信号
73 制御信号
74 受信データ
75 受信反転データ
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る半導体装置の構成を模式的に示した平面図(ブロック図)である。図2は、本発明の実施形態1に係る半導体装置を配線基板に搭載した状態の構成を模式的に示した図1のX−X´間に相当する断面図である。図3は、本発明の実施形態1に係る半導体装置におけるメインチップ内の信号伝送回路と機能チップ内の信号伝送回路の関係を示した模式図である。なお、図2では信号線12を省略している。
本発明の実施形態1に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る半導体装置の構成を模式的に示した平面図(ブロック図)である。図2は、本発明の実施形態1に係る半導体装置を配線基板に搭載した状態の構成を模式的に示した図1のX−X´間に相当する断面図である。図3は、本発明の実施形態1に係る半導体装置におけるメインチップ内の信号伝送回路と機能チップ内の信号伝送回路の関係を示した模式図である。なお、図2では信号線12を省略している。
半導体装置1は、異なる信号処理を行う半導体チップを組合せた半導体装置である。半導体装置1は、図1においては、半導体チップとしてメインチップ10と機能チップ20A〜20Cを有する。半導体装置1は、メインチップ10と機能チップ20A〜20Cを裏面(パッド面の反対面)同士を接着した構成となっており、機能チップ20A〜20Cがメインチップ10の外周にはみ出した配置となっている(図2参照)。
メインチップ10は、半導体装置1を搭載する電子機器においてメインとなる機能の信号処理を行う半導体チップである。メインチップ10は、ハンダボール40を介して配線基板50に表面実装され、チップ外からの信号を入出力し、同時に電源の供給を受ける。メインチップ10は、信号処理回路11と、信号線12と、信号伝送回路13と、制御回路14と、選択回路15と、パッド16と、を有する。
なお、メインチップ10では、信号の入出力と電源供給の伝送手段としてハンダボール40を用いているが、これに限定されるものではなく、誘導性結合による伝送手段、容量性結合を利用した伝送手段、チップを貫通する伝送路を形成する貫通ビアを用いた伝送手段、マイクロバンプを用いた伝送手段、ワイヤボンドを用いた伝送手段、またはそれらのいずれかを組合せた信号伝送などでも可能である。
信号処理回路11は、補助的な機能チップ20(20A〜20C)の信号処理回路21との間でメインとなる機能の信号処理を行う回路であり、1個以上ある。信号処理回路11は、共通の信号線12(共通バス)を介して各信号伝送回路13および各選択回路15と接続されている。信号処理回路11と各信号伝送回路13および各選択回路15との間の接続に共通バスを用いることで、各信号伝送回路13の配設位置の自由度が増し、様々な機能チップ20の配設位置や機能に対応することができる。信号線12は、所定の回路間の信号を伝送する配線である。信号伝送回路13は、対応する機能チップ20A〜20Cの信号伝送回路22と信号の伝送(送受信)を行う回路であり、複数ある。信号伝送回路13は、対応する選択回路15の選択により動作・非動作が切り換わる。信号伝送回路13は、機能チップ20の信号伝送回路22との間で伝送されるデータ量に合わせて設計される。なお、信号伝送回路13の詳細については後述する。制御回路14は、信号処理回路11の信号処理内容に応じて選択回路15と信号線12を制御する回路であり、間接的には信号伝送回路13の動作・非動作を制御する。選択回路15は、対応する制御回路14の制御により、対応する信号伝送回路13の動作・非動作を選択する回路である。パッド16は、ハンダボール40を介して配線基板50のパッド51と電気的に接続するための電極である。
機能チップ20(20A〜20C)は、メインチップ10の信号処理回路11の補助的な機能を実現する半導体チップである。機能チップ20として、例えば、外部装置とのインタフェース、カメラユニット制御機能ブロック、LCDドライバ、記憶装置等の単一の機能のみの半導体チップが挙げられる。機能チップ20は、ボンディングワイヤ41によって信号の入出力と電源供給を受ける。機能チップ20は、信号処理回路21と、信号伝送回路22と、パッド23と、を有する。機能チップ20Aは、信号処理回路21、信号伝送回路22、及びパッド23の組合せが1組の構成となっている。機能チップ20Bは、信号処理回路21、信号伝送回路22、及びパッド23の組合せが2組の構成となっている。機能チップ20Cは、信号処理回路21、信号伝送回路22、及びパッド23の組合せが4組の構成となっている。
なお、機能チップ20では、信号の入出力と電源供給の伝送手段としてボンディングワイヤ41を用いているが、これに限定されるものではなく、誘導性結合による伝送手段、容量性結合を利用した伝送手段、チップを貫通する伝送路を形成する貫通ビアを用いた伝送手段、マイクロバンプを用いた伝送手段、ハンダボールを用いた伝送手段、またはそれらのいずれかを組合せた信号伝送などでも可能である。
信号処理回路21は、メインとなるメインチップ10の信号処理回路11との間で補助的な機能の信号処理(信号処理回路11とは異なる信号処理)を行う回路である。信号伝送回路22は、対応するメインチップ10の信号伝送回路13と信号の伝送(送受信)を行う回路であり、メインチップ10における信号伝送回路13の個数よりも少ない1又は複数個ある。信号伝送回路22は、メインチップ10の信号伝送回路13との間で伝送されるデータ量に合わせて設計される。なお、信号伝送回路22の詳細については後述する。パッド23は、ボンディングワイヤ41を介して配線基板50のパッド52と電気的に接続するための電極である。
メインチップ10と機能チップ20とは、メインチップ10内の信号伝送回路13と機能チップ20内の信号伝送回路22とがチップ積層方向にちょうど重なるように実装され、信号伝送回路13と信号伝送回路22の間で誘導性結合を用いた非接触信号伝送を利用して信号が伝送される(図2参照)。この時、この信号伝送回路13及び信号伝送回路22内の送信回路及び受信回路の位置と個数を予め標準的に決定しておくと、さまざまな機能チップ20に対してであっても、標準化された信号伝送回路13を用いることでチップ間の信号伝送が可能となる。
メインチップ10内の信号伝送回路13には送信回路13sと受信回路13rを有し、機能チップ20内の信号伝送回路22にも送信回路22sと受信回路22rを有する(図3参照)。チップ積層方向から見て、送信回路13s上に受信回路22rを有し、受信回路13r上に送信回路22sを有する。すなわち、信号伝送回路13の送信回路13s・受信回路13rと信号伝送回路22の送信回路22s・受信回路22rの配置は逆になっており、積層された状態で、それぞれの送信回路と受信回路が重なるようになっている。
ここで、送信回路13s、22sの一例を図4に示す。受信回路13r、22rの一例を図5に示す。この誘導性結合を利用した非接触信号伝送では、微笑パルス生成回路61にてクロック信号63に基づいて生成された微笑パルスと、送信データ64と、反転送信データ65とに依存した電流を送信インダクタ62に流し、電磁誘導によって受信インダクタ71に発生した誘導電流を観測することにより、クロック信号72と制御信号73によって信号復元した受信データ74、受信反転データ75として信号伝送を行う。
次に、本発明の実施形態1に係る半導体装置におけるメインチップ10の信号線と信号伝送回路の搭載位置について比較例と対比しながら図面を用いて説明する。図8は、比較例に係る半導体装置の構成を模式的に示した平面図(ブロック図)である。
半導体装置では、設計の自由度を高めるために、なるべく多くの機能チップの搭載が可能であることが望まれる。そのため、信号伝送回路はメインチップの周縁領域に搭載すると、最も効果的である。例えば、図8のようにメインチップ110の中央部に信号伝送回路113が配置された場合、機能チップ120が他の機能チップ(図示せず)と干渉してしまい、複数の機能チップを搭載することが困難となり、機能チップの搭載個数に制限ができてしまう。一方、図1のようにメインチップ10の周縁領域に信号伝送回路13が配置されれば、より多くの機能チップ20の搭載が可能となるので、メインチップ10の周辺部に信号伝送回路13を配置することが最も適している。
次に、本発明の実施形態1に係る半導体装置の動作について図面を用いて説明する。図6は、本発明の実施形態1に係る半導体装置におけるメインチップの信号伝送回路の第1の状態を模式的に示した平面図(ブロック図)である。図7は、本発明の実施形態1に係る半導体装置におけるメインチップの信号伝送回路の第2の状態を模式的に示した平面図(ブロック図)である。
メインチップ10の信号処理回路11が機能チップ20Aと信号のやり取りをする場合(図1参照)、図6に示すように制御回路14によって機能チップ20Aに対応した信号伝送回路13aが動作するように選択回路15と信号線12を制御する。この時、信号伝送回路13a以外の信号伝送回路13b〜13dは動作しないように制御される。また、メインチップ10が機能チップ20Aとの信号のやり取りをせず機能チップ20Bとの信号のやり取りをするときは(図1参照)、図7に示すように制御回路14によって、機能チップ20Aに対応した信号伝送回路13aの動作を止め、かつ、機能チップ20Bに対応した信号伝送回路13b〜13eを動作させるように選択回路15と信号線12を制御し、メインチップ10と機能チップ20Bを接続する。このように、制御回路14によって信号線12と選択回路15を制御することで、信号処理回路11は複数の機能チップ20A〜20Cと信号のやり取りが可能となる。
次に、本発明の実施形態1に係る半導体装置の製造方法について説明する。
通常のSoCとは異なり、信号処理回路の機能や仕様を決定する前に、各機能チップの設計・マスクセットの製造を完了させておく(図1参照)。ここで、マスクセットだけではなく、チップの製造を完了させていてもよい。
次に、半導体装置1の機能や仕様が決定した後に、あらかじめ製造していたメインチップ10と各機能チップから必要な機能チップ20A〜20Cを選択する(図1参照)。この時、信号処理回路11の仕様・機能のうちあらかじめ製造しておいたメインチップ10や機能チップ20A〜20Cでは満たせないものや、機能チップ20A〜20Cの制御や機能チップ20A〜20Cの間の信号伝送のための伝送路などの機能を有するメインチップ10の設計・マスクセット・チップの製造を行う。なお、メインチップ10内の回路は、機能チップ20A〜20Cの機能の種類を問わずに、機能チップ20A〜20C内の回路と組合せ可能に構成する。
その後、メインチップ10と各機能チップ20A〜20Cを実装する。これにより、メインチップ10内にある選択回路15を制御することにより必要な機能を実現し、半導体装置を完成する。
実施形態1によれば、機能チップ20A〜20Cは汎用的に用いることが可能となり、顧客要求によって細かくその仕様や性能を変化させる必要がない。そのため、予め大量に製造しておくことが可能となり、搭載される機能ブロック20A〜20Cを必要最低限とし、チップ面積を低減して、チップ製造コストを低減させることが可能となる。
また、機能チップ20A〜20Cは単一の機能のみを同一のチップ上に搭載できるので、その機能チップ20A〜20Cに最適なプロセスを選択することができる。例えば、これまでのSoCにおいてDRAMをメインチップ内に組み込むには、ロジック回路製造用のプロセスとメモリ製造プロセスを混在させた特別なチップ製造プロセスが必要となり、チップ製造コストの増加につながったが、実施形態1によれば、機能チップ20A〜20Cをメモリ専用プロセスで製造されたDRAMチップを機能チップとして用いることでき、チップ製造コストを低減させることができる。
また、高速な信号処理を必要とするMPUやDSPなどを含む機能チップ20A〜20Cやメインチップ10は、微細加工が可能な先端プロセスを用いて製造し、また、高い電源電圧を必要とする回路や比較的低速動作のみの機能チップ20A〜20Cなどは加工精度の落ちるプロセスを用いて製造することにより、チップ製造コストの低減が図れる。
また、半導体装置は、積層する機能チップ20A〜20Cを置き換えたり追加したりすることのみで機能変更が可能であり、従来のSoCのように機能変更毎にチップの再設計を必要とせず、製造コストの大きな低減が可能である。
なお、実施形態1では、機能チップ20A〜20Cが3個の場合を示したが、もちろん機能チップの数は3個である必要がなく、顧客要求に合わせて変更することができる。また、各機能チップの機能はチップごとに同じであっても異なっていてもかまわない。
また、実施形態1では、チップ間の信号伝送手段を誘導性結合を利用した非接触信号伝送によって実現した例を示したが、必ずしもチップ間の信号伝送手段に誘導性結合を用いる必要はない。誘導性結合による信号伝送手段以外としては、チップ間のワイヤボンドを用いた信号伝送手段、容量性結合を利用した信号伝送手段、チップを貫通する信号伝送路を形成する貫通ビアを用いた信号伝送手段、マイクロバンプを用いた信号伝送手段、ハンダボールを用いた信号伝送手段、またはそれらのいずれかを組合せた信号伝送などでも可能である。また、もちろん、チップを積層せずに各チップを横に置いて実現してもかまわない。
本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。
Claims (9)
- 信号処理を行う第1信号処理回路と、前記第1信号処理回路と外部の間の信号伝送を行う複数の第1信号伝送回路と、前記第1信号処理回路の信号処理内容に応じて前記第1信号伝送回路の動作・非動作を制御する制御回路と、を有する第1の半導体チップと、
前記第1信号処理回路とは異なる信号処理を行う第2信号処理回路と、前記第2信号処理回路と前記第1信号伝送回路の間の信号伝送を行う1又は複数の第2信号伝送回路と、を有する第2の半導体チップと、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の半導体チップは、前記制御回路の制御により前記第1信号伝送回路の動作・非動作を選択する選択回路を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1信号処理回路は、共通の信号線群を介して各前記第1信号伝送回路と接続されることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
- 前記第1信号処理回路は、共通の信号線群を介して各前記選択回路と接続されることを特徴とする請求項2又は3記載の半導体装置。
- 前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップは、積層して配置され、
前記第1信号伝送回路と前記第2信号伝送回路は、積層方向から見て重なるように配置され、
前記第1信号伝送回路と前記第2信号伝送回路は、誘導性結合を利用した非接触型の信号伝送回路であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の半導体装置。 - 前記第1信号伝送回路と前記第2信号伝送回路の間の信号伝送路は、ボンディングワイヤ、ハンダバンプ、容量性結合、及びビアのいずれか1又は複数を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の半導体装置。
- 前記第1信号伝送回路は、前記第1の半導体チップの周縁領域に配置されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一に記載の半導体装置。
- 前記第1の半導体チップ内の回路は、前記第2の半導体チップの機能の種類を問わずに、前記第2の半導体チップ内の回路と組合せ可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の半導体装置。
- 前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップは、装置の機能や使用が決定される前にあらかじめ製造されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一に記載の半導体装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007032255 | 2007-02-13 | ||
JP2007032255 | 2007-02-13 | ||
PCT/JP2008/051810 WO2008099711A1 (ja) | 2007-02-13 | 2008-02-05 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2008099711A1 true JPWO2008099711A1 (ja) | 2010-05-27 |
Family
ID=39689955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008558048A Withdrawn JPWO2008099711A1 (ja) | 2007-02-13 | 2008-02-05 | 半導体装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8243467B2 (ja) |
JP (1) | JPWO2008099711A1 (ja) |
WO (1) | WO2008099711A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8701743B2 (en) | 2004-01-02 | 2014-04-22 | Water Gremlin Company | Battery parts and associated systems and methods |
FR2920584B1 (fr) * | 2007-08-29 | 2009-11-13 | Commissariat Energie Atomique | Memoire partagee |
JP4977101B2 (ja) | 2008-08-26 | 2012-07-18 | 株式会社東芝 | 積層型半導体装置 |
US20100258035A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-10-14 | Brent Constantz | Compositions and methods using substances containing carbon |
EP2250127A4 (en) * | 2009-03-02 | 2011-04-06 | Calera Corp | SYSTEMS AND METHODS FOR REMOVAL OF MULTI-POLLUTANTS FROM GASEOUS CURRENTS |
JP5578797B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2014-08-27 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
PL2425478T3 (pl) | 2009-04-30 | 2019-04-30 | Water Gremlin Co | Części akumulatora mające elementy utrzymujące i uszczelniające oraz powiązane z nimi sposoby wytwarzania i zastosowanie |
CN101834177B (zh) * | 2010-05-20 | 2011-11-16 | 锐迪科科技有限公司 | Soc芯片器件 |
US9748551B2 (en) | 2011-06-29 | 2017-08-29 | Water Gremlin Company | Battery parts having retaining and sealing features and associated methods of manufacture and use |
US9954214B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-04-24 | Water Gremlin Company | Systems and methods for manufacturing battery parts |
KR102104578B1 (ko) * | 2013-08-30 | 2020-04-27 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 데이터 비트 인버전 기능을 갖는 반도체 장치 |
JP2015069658A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | 富士通株式会社 | メモリ |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6173359A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JPS62241365A (ja) | 1986-04-11 | 1987-10-22 | Nec Corp | システムlsi化方式 |
JPH04305960A (ja) | 1991-03-14 | 1992-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2003185710A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マルチチップモジュール、半導体チップ及びマルチチップモジュールのチップ間接続テスト方法 |
JP4264640B2 (ja) * | 2003-08-19 | 2009-05-20 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP4131544B2 (ja) * | 2004-02-13 | 2008-08-13 | 学校法人慶應義塾 | 電子回路 |
JP4652703B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2011-03-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体回路装置及びマルチ・チップ・パッケージ |
US7067910B2 (en) * | 2004-04-13 | 2006-06-27 | Sun Microsystems, Inc. | Method and apparatus for using capacitively coupled communication within stacks of laminated chips |
JP4063796B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2008-03-19 | 日本電気株式会社 | 積層型半導体装置 |
US20060087013A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Etron Technology, Inc. | Stacked multiple integrated circuit die package assembly |
JP4216825B2 (ja) * | 2005-03-22 | 2009-01-28 | 株式会社日立製作所 | 半導体パッケージ |
US7649245B2 (en) * | 2005-05-04 | 2010-01-19 | Sun Microsystems, Inc. | Structures and methods for a flexible bridge that enables high-bandwidth communication |
US8190086B2 (en) * | 2005-09-02 | 2012-05-29 | Nec Corporation | Transmission method, interface circuit, semiconductor device, semiconductor package, semiconductor module and memory module |
US7952184B2 (en) * | 2006-08-31 | 2011-05-31 | Micron Technology, Inc. | Distributed semiconductor device methods, apparatus, and systems |
JP4913640B2 (ja) * | 2007-03-19 | 2012-04-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
-
2008
- 2008-02-05 WO PCT/JP2008/051810 patent/WO2008099711A1/ja active Application Filing
- 2008-02-05 US US12/526,992 patent/US8243467B2/en active Active
- 2008-02-05 JP JP2008558048A patent/JPWO2008099711A1/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100033239A1 (en) | 2010-02-11 |
WO2008099711A1 (ja) | 2008-08-21 |
US8243467B2 (en) | 2012-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2008099711A1 (ja) | 半導体装置 | |
US10832912B2 (en) | Direct-bonded native interconnects and active base die | |
US10262972B2 (en) | Semiconductor packages including stacked chips | |
US7834450B2 (en) | Semiconductor package having memory devices stacked on logic device | |
US8981574B2 (en) | Semiconductor package | |
CN105633063B (zh) | 半导体封装件 | |
CN108074912B (zh) | 包括互连器的半导体封装 | |
US20140048947A1 (en) | System package | |
KR20100114421A (ko) | 적층 패키지 | |
US20100102434A1 (en) | Semiconductor memory device having improved voltage transmission path and driving method thereof | |
KR20090000490A (ko) | 반도체 소자 및 그 제조 방법, 및 반도체 소자를 포함하는스택 모듈, 카드 및 시스템 | |
CN101552257A (zh) | 能够切换操作模式的半导体器件 | |
US20140374900A1 (en) | Semiconductor package and method of fabricating the same | |
JP2002057270A (ja) | チップ積層型半導体装置 | |
EP1610383A1 (en) | Semiconductor device | |
US20150270210A1 (en) | Semiconductor Device | |
JP3669889B2 (ja) | 半導体集積回路装置 | |
US20140252606A1 (en) | Integrated circuit, multicore processor apparatus, and method for manufacturing integrated circuit | |
US8692133B2 (en) | Semiconductor package | |
US8698325B2 (en) | Integrated circuit package and physical layer interface arrangement | |
TWI602278B (zh) | 半導體裝置 | |
US20230299051A1 (en) | Semiconductor package having ordered wire arrangement between differential pair connection pads | |
JPH11111913A (ja) | 機能変更可能な半導体装置 | |
US11742340B2 (en) | Semiconductor package including stacked semiconductor chips | |
US9236295B2 (en) | Semiconductor chip, semiconductor apparatus having the same and method of arranging the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110405 |