KR102629195B1 - How to layout package structures, devices, board cards, and integrated circuits - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패키지 구조, 집적 회로 장치, 보드 카드 및 패키지 구조의 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법을 제공한다. 다이 위의 시스템 영역 칩에 시스템 온칩을 실장하는 단계; 상기 다이 위의 메모리 영역 칩에 메모리를 실장하는 단계; 및 상기 다이 위의 커패시터 영역 칩에 복수의 커패시터를 실장하는 단계;를 포함한다. 여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이다.The present invention provides package structures, integrated circuit devices, board cards, and methods for laying out integrated circuits on dies in package structures. mounting the system-on-chip into a system area chip on a die; mounting memory on a memory area chip on the die; and mounting a plurality of capacitors on a capacitor area chip on the die. Here, the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area.

Description

패키지 구조, 장치, 보드 카드 및 집적회로를 레이아웃하는 방법How to layout package structures, devices, board cards, and integrated circuits

관련 출원Related applications

본 출원은 2020년 9월 29일에 출원된 출원번호가 2020110533192이고 발명의 명칭이 "패키지 구조, 장치, 보드 카드 및 집적회로를 레이아웃하는 방법"인 중국 특허출원의 우선권을 주장한다.This application claims the priority of a Chinese patent application with application number 2020110533192 filed on September 29, 2020 and titled "Method for Layout Package Structure, Device, Board Card and Integrated Circuit."

본 발명은 일반 반도체에 관한 것으로, 구체적으로 패키지 구조, 집적 회로 장치, 보드 카드 및 패키지 구조의 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to general semiconductors, and specifically to package structures, integrated circuit devices, board cards, and methods of laying out integrated circuits on die of package structures.

CoWoS(chip on wafer on substrate)는 집적 생산 기술로서, 먼저 CoW(chip on wafer)의 패키징 공정을 통해 칩을 실리콘 웨이퍼에 연결한 후 CoW 칩과 기판(substrate)을 연결하여 CoWoS로 집적한다. 이러한 기술을 통해 다수의 칩을 하나로 패키킹할 수 있는데, 평면에 있는 베어 칩들이 실리콘 인터포저(Silicon Interposer)를 통해 서로 연결되므로 패키지 부피가 작고 소모가 적고 리드가 적은 기술적 효과에 도달할 수 있다. CoWoS의 전원은 커패시터의 축전에 의해 공급된다.CoWoS (chip on wafer on substrate) is an integrated production technology. First, the chip is connected to a silicon wafer through the CoW (chip on wafer) packaging process, and then the CoW chip and substrate are connected to integrate into CoWoS. Through this technology, multiple chips can be packaged into one. Since bare chips on a plane are connected to each other through a silicon interposer, the technical effect of small package volume, low consumption, and few leads can be achieved. . The power of CoWoS is supplied by storage of capacitors.

흔히 알려진 적용으로는 복수의 다른 기능을 가진 칩을 CoWoS로 패키징하는 것인데, 복수의 패키시터를 배치할 경우 칩 면적이 증가되므로 원가도 증가하게 된다. 그러므로 면적을 줄이면서 커패시터를 배치하는 솔루션이 시급한 실정이다.A commonly known application is to package chips with multiple different functions using CoWoS. When multiple packers are placed, the chip area increases and thus the cost also increases. Therefore, a solution to place capacitors while reducing the area is urgently needed.

적어도 관련 기술에 존재하는 문제점을 어느 정도 해결하기 위해, 본 발명은 패키지 구조, 집적 회로 장치, 보드 카드 및 패키지 구조의 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법을 제공한다.In order to solve at least some of the problems existing in the related art, the present invention provides a package structure, an integrated circuit device, a board card, and a method of laying out an integrated circuit on a die of the package structure.

일 측면에서, 본 발명은 패키지 구조의 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 다이 위의 시스템 영역 칩에 시스템 온칩을 실장하는 단계; 상기 다이 위의 메모리 영역 칩에 메모리를 실장하는 단계; 및 상기 다이 위의 커패시터 영역 칩에 복수의 커패시터를 실장하는 단계;를 포함하고, 여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이다.In one aspect, the present invention provides a method of laying out an integrated circuit on a die in a package structure. The method includes mounting a system-on-chip on a system area chip on a die; mounting memory on a memory area chip on the die; and mounting a plurality of capacitors on a capacitor area chip on the die, where the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area.

다른 일 측면에서, 본 발명은 패키지 구조를 제공한다. 상기 패키지 구조는, 다이 위의 시스템 영역에 설치된 시스템 온칩; 상기 다이 위의 메모리 영역에 설치된 메모리; 및 상기 다이 위의 커패시터 영역에 설치된 복수의 커패시터;를 포함하고, 여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이다.In another aspect, the present invention provides a package structure. The package structure includes a system-on-chip installed in a system area on a die; a memory installed in a memory area on the die; and a plurality of capacitors installed in a capacitor area on the die, where the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area.

다른 일 측면에서, 본 발명은 상기 패키지 구조를 포함하는 집적 회로 장치를 개시하고, 상기 집적 회로 장치를 포함하는 보드 카드를 더 개시한다.In another aspect, the present invention discloses an integrated circuit device including the package structure, and further discloses a board card including the integrated circuit device.

본 발명의 기술적 방안은 다이의 면적을 충분히 이용하기 위하여 커패시터의 레이아웃을 적절하게 계획하여 면적을 줄임으로써 커패시턴스 값을 높이고, 제조원가를 절약할 수 있다.The technical solution of the present invention can increase the capacitance value and save manufacturing costs by reducing the area by appropriately planning the layout of the capacitor in order to sufficiently utilize the area of the die.

본 발명의 구현방식들의 위의 그리고 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 도면을 참조하여 후속하는 상세한 기재로부터 이해하기 더욱 용이해질 것이다. 도면에서 본 발명의 몇몇 구현방식들은 예시적으로 도시되었으며 제한적으로 도시하지 않았고 동일 또는 대응하는 부호는 동일 또는 대응하는 부분을 표시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보드 카드의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 집적 회로 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 내부구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로세서 코어의 내부구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패키지 구조의 레이아웃을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다른 일 패키지 구조의 레이아웃을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다른 일 패키지 구조의 레이아웃을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 일 패키지 구조의 레이아웃을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 중 커패시터와 관련된 각 간격에 대한 제한을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CoW의 패키징 공정 구조를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CoWoS의 패키징 공정 구조를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다이 위에 CoWoS 구조를 제조하는 흐름도이다.
도 14A는 본 발명의 다른 일 실시예의 각 단계에 대응하는 패키지 구조의 단면도이다.
도 14B는 본 발명의 다른 일 실시예의 각 단계에 대응하는 패키지 구조의 단면도이다.
도 15A는 본 발명의 다른 일 실시예의 각 단계에 대응하는 패키지 구조의 단면도이다.
도 15B는 본 발명의 다른 일 실시예의 각 단계에 대응하는 패키지 구조의 단면도이다.
도 15C는 본 발명의 다른 일 실시예의 각 단계에 대응하는 패키지 구조의 단면도이다.
The above and other objects, features and advantages of implementations of the present invention will become easier to understand from the detailed description that follows with reference to the drawings. In the drawings, some implementation methods of the present invention are shown as examples and not restrictive, and identical or corresponding symbols indicate identical or corresponding parts.
1 is a configuration diagram of a board card according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of an integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing the internal structure of a computing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing the internal structure of a processor core according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing the layout of a package structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing the layout of another package structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram showing the layout of another package structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram showing the layout of another package structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 illustrates the limits for each spacing associated with a capacitor in an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flowchart of laying out an integrated circuit on a die according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a cross-sectional view showing the packaging process structure of CoW according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a cross-sectional view showing the packaging process structure of CoWoS according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a flowchart of manufacturing a CoWoS structure on a die according to another embodiment of the present invention.
Figure 14A is a cross-sectional view of the package structure corresponding to each step in another embodiment of the present invention.
Figure 14B is a cross-sectional view of the package structure corresponding to each step in another embodiment of the present invention.
Figure 15A is a cross-sectional view of the package structure corresponding to each step in another embodiment of the present invention.
Figure 15B is a cross-sectional view of the package structure corresponding to each step in another embodiment of the present invention.
Figure 15C is a cross-sectional view of the package structure corresponding to each step in another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예의 도면을 결부하여 본 발명의 실시예에 따른 기술방안을 명확하고 완전하게 설명한다. 이하 설명되는 실시예는 단지 본 발명의 일부 실시예에 불과하며, 모든 실시예가 아니다는 점이 분명하다. 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 창조적인 노력없이 본 발명의 실시예에 기초하여 획득한 다른 실시예들은 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.Hereinafter, the technical solutions according to the embodiments of the present invention will be clearly and completely described with reference to the drawings of the embodiments of the present invention. It is clear that the embodiments described below are only some embodiments of the present invention and are not all embodiments. All other embodiments obtained by a person skilled in the art based on the embodiments of the present invention without creative efforts fall within the protection scope of the present invention.

본 발명의 청구범위, 명세서 및 첨부된 도면의 "제1", "제2", "제3", "제4" 등 용어는 서로 다른 대상을 구분하는 데에 사용되며, 특정 순서를 설명하는데 사용되는 것은 아님을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 명세서, 청구범위 및 첨부된 도면에 사용되는 "포함한다"와 "가진다"의 용어는 설명된 특징, 전체, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 나타내기 위해 사용되지만 하나 또는 다수의 다른 특징, 전체, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 이들 집합의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.Terms such as “first,” “second,” “third,” and “fourth” in the claims, specification, and accompanying drawings of the present invention are used to distinguish different objects and to describe a specific order. You must understand that it is not intended to be used. Additionally, the terms "comprise" and "have" used in the specification, claims, and accompanying drawings of the present invention are used to indicate the presence of the described feature, whole, step, operation, element, and/or component. However, it does not exclude the presence or addition of one or more other features, wholes, steps, operations, elements, components and/or sets thereof.

또한, 본 발명의 명세서에 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 문맥상 다른 상황을 명확하게 나타내지 않는 한, "하나", "한 개" 및 "상기"의 단수형태는 복수형태를 포함하는 것으로 이해된다. 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 "및/또는"은 나열된 하나 이상의 리스트 및 모든 가능한 조합을 지칭하고 이러한 조합을 포함한다는 것을 추가 이해해야 한다.Additionally, it should be understood that the terminology used in the specification of the present invention is for the purpose of describing specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used in the specification and claims of the present invention, the singular forms “a”, “an” and “the” are understood to include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise. It is further to be understood that the term “and/or” as used in the specification and claims of the present invention refers to and includes one or more of the listed lists and all possible combinations.

본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "만약"은 문맥에 따라 "... 때" 또는 "... 면" 또는 "확정에 대한 응답으로" 또는 "검출에 대한 응답으로" 로 해석될 수 있다.As used in the specification and claims, the term “if” shall be construed as “when…” or “if…” or “in response to determination” or “in response to detection,” depending on the context. It can be.

이하, 첨부된 도면을 결부하여 본 발명의 구체적인 구현방식을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a specific implementation method of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

현재, 반도체 공정은 하나의 완전한 웨이퍼(wafer)로부터 시작하였는데, 웨이퍼는 순수 실리콘으로 구성된 원형의 얇은 시트이며, 일반적으로 6인치, 8인치, 12인치 등 다양한 규격으로 나뉘어진다. 웨이퍼는 각각의 작은 블록으로 구획되며 이러한 작은 블록을 다이(die)라 부른다. 각각의 다이 위에 칩(chip)을 실장하고 와이어를 잘 배치하여 특정 전기 기능을 구현한다. 다이를 단위로 하나의 입자로 패키징하는데, 패키징 목적은 칩을 장착, 고정, 밀봉 및 보호하고 전열 성능을 항상시키는 것이다. 이와 동시에 도선을 이용하여 칩의 콘택트를 패키지 하우징의 리드에 연결하여 하나의 칩 패키지 구조를 완성한다.Currently, semiconductor processing begins with a complete wafer, which is a circular thin sheet made of pure silicon and is generally divided into various sizes such as 6 inches, 8 inches, and 12 inches. The wafer is divided into individual small blocks, and these small blocks are called dies. Chips are mounted on each die and wires are arranged well to implement specific electrical functions. The die is packaged as a single particle, and the purpose of packaging is to mount, fix, seal, and protect the chip and improve heat transfer performance. At the same time, the contacts of the chip are connected to the leads of the package housing using conductors to complete one chip package structure.

본 발명의 일 실시예는 다이 위에 형성된 CoWoS 패키지 구조로서, 본 실시예에서 칩은 메모리와 시스템 온칩을 포함하지만 본 발명은 상기 설명된 소자만을 패키징하는 것에 한정되지 않는다.One embodiment of the present invention is a CoWoS package structure formed on a die, in this embodiment the chip includes memory and a system-on-chip, but the present invention is not limited to packaging only the devices described above.

메모리는 시스템 온칩에 필요한 연산 데이터 및 외부 저장 장치와 교환하기 위한 데이터를 임시 저장하는데 사용된다. 본 실시예에서, 메모리는 고대역폭 메모리(high bandwidth memory, HBM)일 수 있는데, 이는 3D 스택 공정에 의해 제작된 고성능 DRAM으로서, 높은 메모리 대역폭이 필요한 어플리케이션 시나리오(application scenario), 예컨대 그래픽 프로세서, 네트워크 교환 및 포워딩 기기(예를 들어 라우터, 교환기) 등에 적용될 수 있다.Memory is used to temporarily store computational data required for the system-on-chip and data for exchange with external storage devices. In this embodiment, the memory may be high bandwidth memory (HBM), which is a high-performance DRAM manufactured by a 3D stack process and is used for application scenarios requiring high memory bandwidth, such as graphics processors and networks. It can be applied to switching and forwarding devices (e.g. routers, exchangers), etc.

시스템 온칩(SoC)은 단일 칩 위에 하나의 완전한 시스템을 집적하여 필요한 전자 회로 전체 또는 일부에 대해 패키징하는 기술이다. 본 실시예에서, 시스템 온칩은 보드 카드에 실장된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보드 카드(10)의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 보드 카드(10)는 통합처리장치(101)를 포함하며, 이는 인공지능 연산부로서 각 유형의 심층 학습 및 기계 학습 알고리즘을 지원하여 컴퓨터 비전, 음성, 자연 언어 처리, 데이터 발굴 등 분야의 복잡한 시나리오에서의 스마트 처리 요구를 만족하도록 구성된다. 특히 심층 학습 기술은 클라우드 스마트 분야에 많이 적용되는데, 클라우드 스마트 어플리케이션은 데이터 입력량이 많고 높은 플랫폼 저장 및 계산 능력이 요구되는 뚜렷한 특징이 있다. 본 실시예의 보드 카드(10)는 클라우드 스마트 어플리케이션에 적용되며 방대한 오프-칩 저장, 온칩 저장 및 대량의 계산 능력을 가지고 있다.System-on-a-Chip (SoC) is a technology that integrates a complete system on a single chip and packages all or part of the necessary electronic circuitry. In this embodiment, the system-on-chip is mounted on a board card. 1 is a schematic diagram showing the structure of a board card 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the board card 10 includes an integrated processing unit 101, which is an artificial intelligence operation unit and supports each type of deep learning and machine learning algorithms, such as computer vision, voice, natural language processing, It is configured to meet the needs of smart processing in complex scenarios in fields such as data discovery. In particular, deep learning technology is widely applied in the cloud smart field, and cloud smart applications have distinct characteristics that require a large amount of data input and high platform storage and calculation capabilities. The board card 10 of this embodiment is applied to cloud smart applications and has massive off-chip storage, on-chip storage, and large computational capabilities.

통합처리장치(101)는 대외 인터페이스 장치(102)를 통해 주변 장치(103)에 연결된다. 주변 장치(103)는 예를 들어 서버, 컴퓨터, 카메라, 표시장치, 마우스, 키보드, 랜카드 또는 wifi 인터페이스 등이다. 처리 대상 데이터는 주변 장치(103)로부터 대외 인터페이스 장치(102)를 통해 통합처리장치(101)에 전달된다. 통합처리장치(101)의 계산 결과는 대외 인터페이스 장치(102)를 거쳐 주변 장치(103)로 되전송된다. 어플리케이션 시나리오가 다름에 따라, 대외 인터페이스 장치(102)는 다른 인터페이스 형식, 예를 들어 PCIe 인터페이스 등을 포함할 수 있다.The integrated processing device 101 is connected to the peripheral device 103 through an external interface device 102. The peripheral device 103 is, for example, a server, computer, camera, display device, mouse, keyboard, LAN card, or WiFi interface. Data to be processed is transmitted from the peripheral device 103 to the integrated processing device 101 through the external interface device 102. The calculation result of the integrated processing unit 101 is transmitted back to the peripheral device 103 via the external interface device 102. According to different application scenarios, the external interface device 102 may include other interface types, for example, PCIe interface, etc.

보드 카드(10)는 데이터를 저장하는 외부 저장 장치(104)를 더 포함한다. 상기 외부 저장 장치(104)는 하나 또는 복수의 저장부(105)를 포함한다. 외부 저장 장치(104)는 버스를 통해 제어 장치(106) 및 통합처리장치(101)와 연결하여 데이터를 전송한다. 보드 카드(10) 중의 제어 장치(106)는 통합처리장치(101)의 상태를 제어하도록 구성된다. 이에, 하나의 어플리케이션 시나리오에서 제어 장치(106)는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)을 포함할 수 있다.The board card 10 further includes an external storage device 104 that stores data. The external storage device 104 includes one or more storage units 105. The external storage device 104 is connected to the control device 106 and the integrated processing device 101 through a bus to transmit data. The control device 106 in the board card 10 is configured to control the state of the integrated processing unit 101. Accordingly, in one application scenario, the control device 106 may include a microcontroller unit (Micro Controller Unit, MCU).

도 2는 본 실시예의 통합처리장치(101)의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 통합처리장치(101)는 컴퓨팅 장치(201), 인터페이스 장치(202), 처리 장치(203) 및 DRAM(204)를 포함한다. 일 어플리케이션 시나리오에서, 컴퓨팅 장치(201), 인터페이스 장치(202), 처리 장치(203)는 전술한 시스템 온칩으로 집적된다. 다른 일 어플리케이션 시나리오에서, 컴퓨팅 장치(201) 자체가 바로 전술한 시스템 온칩에 해당된다.Figure 2 is a schematic diagram of the integrated processing device 101 of this embodiment. As shown in FIG. 2, the integrated processing unit 101 includes a computing device 201, an interface device 202, a processing device 203, and a DRAM 204. In one application scenario, computing device 201, interface device 202, and processing device 203 are integrated into the system-on-a-chip described above. In another application scenario, the computing device 201 itself corresponds to the system-on-chip described above.

컴퓨팅 장치(201)는 사용자가 지정한 동작을 수행하도록 구성되며, 단일 코어 스마트 프로세서 또는 멀티 코어 스마트 프로세서로 주로 구현되어 심층 학습 또는 기계 학습의 계산을 실시한다. 상기 컴퓨팅 장치(201)는 인터페이스 장치(202)를 통해 처리 장치(203)와 상호작용하여 사용자가 지정한 동작을 공동으로 수행한다.The computing device 201 is configured to perform user-specified operations and is mainly implemented as a single-core smart processor or multi-core smart processor to perform deep learning or machine learning calculations. The computing device 201 interacts with the processing device 203 through the interface device 202 to jointly perform user-specified operations.

인터페이스 장치(202)는 컴퓨팅 장치(201)와 처리 장치(203) 사이에서 데이터 및 제어 명령을 전송하도록 구성된다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(201)는 인터페이스 장치(202)를 통해 처리 장치(203)로부터 입력 데이터를 획득하여 컴퓨팅 장치(201) 온칩의 저장장치에 기록한다. 나아가, 컴퓨팅 장치(201)는 인터페이스 장치(202)를 통해 처리 장치(203)로부터 제어 명령을 획득하여 컴퓨팅 장치(201) 온칩의 제어 캐시에 기록한다. 대체적으로 또는 선택적으로, 인터페이스 장치(202)도 컴퓨팅 장치(201)의 저장장치 중의 데이터를 판독하여 처리 장치(203)로 전송할 수 있다.Interface device 202 is configured to transfer data and control instructions between computing device 201 and processing device 203. For example, computing device 201 obtains input data from processing device 203 through interface device 202 and writes it to a storage device on-chip of computing device 201. Furthermore, the computing device 201 obtains control commands from the processing unit 203 through the interface device 202 and records them in the control cache of the computing device 201 on-chip. Alternatively or alternatively, interface device 202 may also read data in storage of computing device 201 and transmit it to processing device 203.

처리 장치(203)는 범용 처리 장치로서 데이터 운반, 컴퓨팅 장치(201)를 개시 및/또는 정지하는 기본 제어를 수행하나 이에 한정되지 않는다. 구현방식에 따라, 처리 장치(203)는 중앙처리장치, 그래픽 프로세서 또는 기타 범용 및/또는 전용 프로세서 중의 한가지 또는 여러가지 유형의 프로세서일 수 있다. 이들 프로세서들은 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 주문형 집적회로(application specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 논리 장치, 개별 게이트 또는 트랜지스터 논리 장치, 및 개별 하드웨어 컴포넌트일 수 있으며 이들 개수는 실제 수요에 따라 결정될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 컴퓨팅 장치(201)는 단일 코어 구조 또는 동종 멀티 코어 구조를 구비하는 것으로 간주할 수 있다. 하지만, 컴퓨팅 장치(201) 및 처리 장치(203)를 통합하여 고려할 때, 양자는 이종 멀티 코어 구조를 형성하는 것으로 간주한다.Processing device 203 is a general-purpose processing device that performs, but is not limited to, data transport and basic control of starting and/or stopping computing device 201. Depending on the implementation, processing unit 203 may be one or more types of processors: a central processing unit, a graphics processor, or other general-purpose and/or dedicated processors. These processors may be digital signal processors (DSPs), application specific integrated circuits (ASICs), field-programmable gate arrays (FPGAs) or other programmable logic devices, individual gates or transistors. It can be a logical device, and individual hardware components, the number of which can be determined according to actual needs. As described above, the computing device 201 of the present invention can be considered to have a single core structure or a homogeneous multi-core structure. However, when considering the computing device 201 and the processing device 203 as integrated, both are considered to form a heterogeneous multi-core structure.

DRAM(204)은 상기 고대역폭 메모리로서, 처리 대상 데이터를 저장하도록 구성되며, 그 크기는 일반적으로 16G 또는 이보다 더 크고, 컴퓨팅 장치(201) 및/또는 처리 장치(203)의 데이터를 저장하는데 사용된다.DRAM 204 is the high-bandwidth memory, configured to store data to be processed, typically 16G or larger in size, and used to store data for computing device 201 and/or processing device 203. do.

도 3는 컴퓨팅 장치(201)의 내부구조를 나타내는 개략도이다. 컴퓨팅 장치(201)는 컴퓨터 비전, 음성, 자연 언어, 데이터 발굴 등 입력 데이터를 처리하도록 구성된다. 도면 내의 컴퓨팅 장치(201)는 멀티 코어 분층 구조로 되어 있고, 외부 메모리 컨트롤러(301), 주변 통신 모듈(302), 온칩 인터커넥트 모듈(303), 동기화 모듈(304) 및 복수의 클러스터(305)를 포함한다.Figure 3 is a schematic diagram showing the internal structure of the computing device 201. Computing device 201 is configured to process input data, such as computer vision, speech, natural language, and data mining. The computing device 201 in the figure has a multi-core layered structure and includes an external memory controller 301, a peripheral communication module 302, an on-chip interconnect module 303, a synchronization module 304, and a plurality of clusters 305. Includes.

외부 메모리 컨트롤러(301)는 복수개일 수 있으나, 도면에 2개를 예시적으로 도시하였다. 이는 프로세서 코어에서 발송한 액세스 요청에 응답하여 도 2의 DRAM(204)와 같은 외부 저장 장치를 액세스하여 오프-칩으로부터 데이터를 판독하거나 데이터를 기록한다. 주변 통신 모듈(302)은 인터페이스 장치(202)를 통해 처리 장치(203)로부터 송신된 제어신호를 수신한 후 컴퓨팅 장치(201)를 가동하여 태스크를 수행하도록 한다. 온칩 인터커넥트 모듈(303)은 외부 메모리 컨트롤러(301), 주변 통신 모듈(302) 및 복수의 클러스터(305)를 연결하여 각각의 모듈들 사이에서 데이터 및 제어 신호를 전송하도록 구성된다. 동기화 모듈(304)은 글로벌 배리어 컨트롤러(global barrier controller, GBC)로서 각 클러스터의 작업 진도를 조절하여 정보의 동기화를 보장한다. 복수의 클러스터(305)는 컴퓨팅 장치(201)의 핵심 구성으로서, 도면에 예시적으로 4개를 도시하였으나, 하드웨어의 발전에 따라 본 발명의 컴퓨팅 장치(201)는 8개, 16개, 64개 심지어 더 많은 클러스터(305)를 포함할 수도 있다. 클러스터(305)는 심층 학습 알고리즘을 효율적으로 수행하도록 구성된다.There may be a plurality of external memory controllers 301, but two are shown as examples in the drawing. It accesses an external storage device, such as DRAM 204 of FIG. 2, in response to an access request sent by the processor core to read data from or write data from off-chip. The peripheral communication module 302 receives a control signal transmitted from the processing device 203 through the interface device 202 and then operates the computing device 201 to perform the task. The on-chip interconnect module 303 is configured to connect the external memory controller 301, the peripheral communication module 302, and the plurality of clusters 305 to transmit data and control signals between the respective modules. The synchronization module 304 is a global barrier controller (GBC) that adjusts the work progress of each cluster to ensure information synchronization. The plurality of clusters 305 are the core components of the computing device 201, and 4 clusters are shown as examples in the drawing. However, with the development of hardware, the computing device 201 of the present invention can be configured with 8, 16, or 64 clusters. It may even contain more clusters 305. Cluster 305 is configured to efficiently perform deep learning algorithms.

각각의 클러스터(305)는 복수의 프로세서 코어(IPU core)(306) 및 하나의 메모리 코어(MEM core)(307)를 포함한다.Each cluster 305 includes a plurality of processor cores (IPU cores) 306 and one memory core (MEM core) 307.

도면에 프로세서 코어(306)를 4개 예시하였으나, 본 발명은 프로세서 코어(306)의 수량에 대해 한정하지 않는다. 그 내부 구성은 도 4에 도시된 바와 같으며, 각 프로세서 코어(306)는 제어 모듈(41), 연산 모듈(42) 및 저장 모듈(43)의 3개의 모듈을 포함한다.Although four processor cores 306 are illustrated in the drawing, the present invention is not limited to the quantity of processor cores 306. Its internal configuration is as shown in Figure 4, and each processor core 306 includes three modules: a control module 41, a calculation module 42, and a storage module 43.

제어 모듈(41)은 연산 모듈(42) 및 저장 모듈(43)의 동작을 조정하고 제어하여 심층 학습의 태스크를 수행하도록 구성되며, 명령어 페치 유닛(instruction fetch unit, IFU)(411) 및 명령어 디코드 유닛(instruction decode unit, IDU)(412)을 포함한다. 명령어 페치 유닛(411)은 처리 장치(203)로부터 발송된 명령어를 수신하도록 구성되고, 명령어 디코드 유닛(412)은 획득한 명령어를 디코딩한 후 디코딩 결과를 제어 정보로서 연산 모듈(42) 및 저장 모듈(43)로 발송한다.The control module 41 is configured to perform the task of deep learning by coordinating and controlling the operations of the operation module 42 and the storage module 43, and the instruction fetch unit (IFU) 411 and instruction decode Includes an instruction decode unit (IDU) 412. The instruction fetch unit 411 is configured to receive an instruction sent from the processing unit 203, and the instruction decode unit 412 decodes the obtained instruction and then sends the decoding result to the operation module 42 and the storage module as control information. Send to (43).

연산 모듈(42)은 벡터 연산 유닛(421) 및 행렬 연산 유닛(422)을 포함한다. 벡터 연산 유닛(421)은 벡터 연산을 수행하여 벡터의 곱하기, 더하기, 비선형 변환 등 복잡한 연산을 지원할 수 있도록 구성되고, 행렬 연산 유닛(422)은 심층 학습 연산의 핵심 계산, 행렬 곱셈 및 컨볼루션(convolutional)을 담당한다.The calculation module 42 includes a vector calculation unit 421 and a matrix calculation unit 422. The vector operation unit 421 is configured to perform vector operations to support complex operations such as vector multiplication, addition, and non-linear transformation, and the matrix operation unit 422 performs core calculations of deep learning operations, matrix multiplication, and convolution ( convolutional).

저장 모듈(43)은 관련 데이터를 저장하거나 운반하는데 사용되되, 뉴런 저장부(neuron RAM, NRAM)(431), 웨이터 저장부(weight RAM, WRAM)(432), IODMA(input/output direct memory access) 모듈(433), MVDMA(move direct memory access) 모듈(434)을 포함한다. NRAM(431)은 프로세서 코어(306)의 계산에 필요한 입출력 데이터 및 중간 결과를 저장하도록 구성되고, WRAM(432)은 심층 학습 네트워크의 가중치를 저장하도록 구성되며, IODMA(433)는 브로드캐스트 버스(309)를 통해 NRAM(431)/WRAM(432)과 DRAM(204)의 페치(fetch)를 제어하도록 구성되고, MVDMA(434)은 NRAM(431)/WRAM(432)과 SRAM(308)의 페치를 제어하도록 구성된다.The storage module 43 is used to store or transport related data, including a neuron RAM (NRAM) 431, a weight RAM (WRAM) 432, and input/output direct memory access (IODMA). ) module 433, and a move direct memory access (MVDMA) module 434. NRAM 431 is configured to store input and output data and intermediate results required for calculations of the processor core 306, WRAM 432 is configured to store weights of the deep learning network, and IODMA 433 is configured to store the broadcast bus ( 309) is configured to control the fetch of NRAM (431)/WRAM (432) and DRAM (204), and MVDMA (434) controls fetch of NRAM (431)/WRAM (432) and SRAM (308) It is configured to control.

다시 도 3으로 돌아가 보면, 메모리 코어(307)는 주로 저장 및 통신하는데 사용되며, 프로세서 코어(306) 사이의 공유 데이터 또는 중간 결과를 저장하고, 클러스터(305)와 DRAM(204) 사이의 통신, 클러스터(305)들 사이의 통신, 프로세서 코어(306) 사이의 통신 등을 수행한다. 다른 실시예에서, 메모리 코어(307)는 스칼라 연산 능력이 있어 스칼라 연산을 수행한다.Returning to Figure 3, memory core 307 is primarily used for storage and communication, storing shared data or intermediate results between processor cores 306, communication between cluster 305 and DRAM 204, Communication between clusters 305, communication between processor cores 306, etc. are performed. In another embodiment, the memory core 307 has scalar operation capability and performs scalar operations.

메모리 코어(307)는 스태틱 랜덤 액세스 메모리(SRAM)(308), 브로드캐스트 버스(309), CDMA(cluster direct memory access) 모듈(310) 및 GDMA(global direct memory access) 모듈(311)을 포함한다. SRAM(308)는 고성능 데이터 중계국(relay station)의 역할을 담당하되, 동일한 클러스터(305) 내의 상이한 프로세서 코어(306) 사이에서 다중화된 데이터는 프로세서 코어(306) 자체를 통해 DRAM(204)으로부터 획득할 필요없이 SRAM(308)를 거쳐서 프로세서 코어(306) 사이에서 중계한다. 메모리 코어(307)는 SRAM(308)으로부터 다중화된 데이터를 복수의 프로세서 코어(306)에 분배하면 된다.이로써 코어 간의 통신 효율을 향상시키고 온-칩 및 오프 칩의 입력/출력 액세서를 대폭으로 줄일 수 있다.The memory core 307 includes a static random access memory (SRAM) 308, a broadcast bus 309, a cluster direct memory access (CDMA) module 310, and a global direct memory access (GDMA) module 311. . The SRAM 308 plays the role of a high-performance data relay station, and data multiplexed between different processor cores 306 within the same cluster 305 is obtained from the DRAM 204 through the processor core 306 itself. It is relayed between the processor cores 306 via the SRAM 308 without any need. The memory core 307 only needs to distribute the multiplexed data from the SRAM 308 to a plurality of processor cores 306. This improves communication efficiency between cores and significantly reduces the number of on-chip and off-chip input/output accessors. You can.

브로드캐스트 버스(309), CDMA(310) 및 GDMA(311)는 프로세서 코어(306)들 간의 통신, 클러스터(305)들 간의 통신 및 클러스터(305)와 DRAM(204)의 데이터 송신을 각각 수행하도록 구성된다. 이하 구체적으로 설명한다.The broadcast bus 309, CDMA 310, and GDMA 311 perform communication between processor cores 306, communication between clusters 305, and data transmission between clusters 305 and DRAM 204, respectively. It is composed. This will be described in detail below.

브로드캐스트 버스(309)는 클러스터(305) 중 각 프로세서 코어(306)들 간의 고속 통신을 수행하도록 구성되며, 이 실시예의 브로드캐스트 버스(309)가 지원하는 코어 간의 통신방식은 유니캐스트, 멀티캐스트 및 브로드캐스트를 포함한다. 유니캐스트는 포인트 대 포인트(즉, 단일 프로세서 코어에서 단일 프로세서 코어까지)의 데이터 송신을 지칭하고, 멀티캐스트는 한 묶음의 데이터를 SRAM(308)에서 특정 몇 개의 프로세서 코어(306)로 송신하는 통신방식을 지칭하며, 브로드캐스트는 한 묶음의 데이터를 SRAM(308)에서 모든 프로세서 코어(306)로 송신하는 통신 방식으로서, 멀티캐스트의 특별한 케이스에 속한다.The broadcast bus 309 is configured to perform high-speed communication between each processor core 306 of the cluster 305, and the communication methods between cores supported by the broadcast bus 309 in this embodiment are unicast and multicast. and broadcast. Unicast refers to data transmission point-to-point (i.e., from a single processor core to a single processor core), while multicast refers to communication that transmits a batch of data from SRAM 308 to a specific number of processor cores 306. Broadcast refers to a communication method that transmits a set of data from the SRAM 308 to all processor cores 306, and is a special case of multicast.

CDMA(310)는 하나의 컴퓨팅 장치(201) 중 다른 클러스터(305)들 간의 SRAM(308)의 페치를 제어하도록 구성된다. GDMA(311)는 외부 메모리 컨트롤러(301)와 협력하여 클러스터(305)의 SRAM(308)에서 DRAM(204)으로의 페치를 제어하거나 DRAM(204)로부터 SRAM(308)로 데이터를 판독하도록 구성된다.CDMA 310 is configured to control fetching of SRAM 308 between different clusters 305 of one computing device 201 . GDMA 311 is configured to cooperate with external memory controller 301 to control fetches from SRAM 308 to DRAM 204 in cluster 305 or to read data from DRAM 204 to SRAM 308. .

도 5는 본 실시예에 따른 패키지 구조의 레이아웃 개략도이다. 이 패키지 구조의 레이아웃은 다이의 몰딩 컴파운드(molding compound) 영역(50)에 위치하고, 몰딩 컴파운드 영역(50)은 시스템 영역(51) 및 2개의 메모리 영역(52)을 포함한다. 여기서, 시스템 영역(51)은 몰딩 컴파운드 영역(50)의 중앙에 위치하고, 메모리 영역(52)은 시스템 영역(51)의 양측에 각각 위치한다. 패키지 구조의 칩은 시스템 온칩(501) 및 복수의 메모리(502)를 포함하고, 여기서 시스템 온칩(501)은 전술한 시스템 온칩으로서, 컴퓨팅 장치(201)만 포함하거나, 또는 컴퓨팅 장치(201), 인터페이스 장치(202) 및 처리 장치(203)만을 포함할 수도 있다. 시스템 온칩(501)은 시스템 영역(51)에 설치되고 메모리(502)는 DRAM(204)으로서, 본 실시예에 총 6개가 있으며 메모리 영역(52) 내에 균일하게 설치되고, 메모리 영역(52)의 각 측에는 메모리(502)가 3개 설치된다.Figure 5 is a layout schematic diagram of the package structure according to this embodiment. The layout of this package structure is located in a molding compound area 50 of the die, which includes a system area 51 and two memory areas 52. Here, the system area 51 is located in the center of the molding compound area 50, and the memory area 52 is located on both sides of the system area 51. The chip of the package structure includes a system-on-chip 501 and a plurality of memories 502, where the system-on-chip 501 is the above-described system-on-chip and includes only the computing device 201, or the computing device 201, It may also include only the interface device 202 and the processing device 203. The system-on-chip 501 is installed in the system area 51, and the memory 502 is DRAM 204. There are a total of six in this embodiment and are uniformly installed in the memory area 52, and the memory 502 is DRAM 204. Three memories 502 are installed on each side.

시스템 온칩(501)과 메모리(502)의 사이즈로 인해 이들 칩을 레이아웃할 때 잔재 영역이 생기게 되며, 상기 잔재 영역은 몰딩 컴파운드 영역(50)에서 시스템 영역(51)과 메모리 영역(52) 이외의 공백 면적을 가리키며, 본 실시예에서는 CoWoS 구조에 필요한 커패시터를 이들 잔재 영역 내에 배치한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 칩 레이아웃에 의해 시스템 영역(51)의 꼭대기단과 밑단에 잔재 영역이 형성되므로 커패시터를 상기 잔재 영역 내에 배치할 수 있다. 구체적으로, 패키지 구조의 칩은 복수의 커패시터(503)를 더 포함하고, 몰딩 컴파운드 영역(50)은 2개의 커패시터 영역(53)을 포함하되, 상기 커패시터 영역(53)은 몰딩 컴파운드 영역(50)의 잔재 영역인 시스템 영역(51)의 꼭대기단과 밑단에 각각 위치한다. 상기 커패시터(503)들은 몰딩 컴파운드 영역(50)의 면적을 충분히 이용하도록 상기 커패시터 영역(53) 내에 균일하게 분포된다.Due to the size of the system-on-chip 501 and the memory 502, a residual area is created when laying out these chips, and the residual area is located outside the system area 51 and the memory area 52 in the molding compound area 50. It refers to empty areas, and in this embodiment, the capacitors required for the CoWoS structure are placed in these remaining areas. As shown in FIG. 5, residual areas are formed at the top and bottom of the system area 51 due to this chip layout, so a capacitor can be placed in the remaining areas. Specifically, the chip of the package structure further includes a plurality of capacitors 503, and the molding compound region 50 includes two capacitor regions 53, wherein the capacitor region 53 is a molding compound region 50. They are located at the top and bottom of the system area 51, which is the remaining area of . The capacitors 503 are uniformly distributed within the capacitor area 53 to sufficiently utilize the area of the molding compound area 50.

커패시터 영역(53)이 CoWoS 구조에 필요한 커패시터를 모두 수용할 수 없을 정도이면, 본 실시예에서는 나머지 커패시터를 몰딩 컴파운드 영역(50)의 외부에 레이아웃할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다이는 더 많은 커패시터를 수용하기 위해 몰딩 컴파운드 영역(50)의 꼭대기단과 밑단에 위치하는 비 몰딩 컴파운드 영역(54)을 더 포함한다. 본 실시예는 비 몰딩 컴파운드 영역(54)의 위치에 대해 한정하지 않으나 몰딩 컴파운드 영역(50)의 주변은 거의 모두 비 몰딩 컴파운드 영역(54)으로 사용할 수 있으며 그 크기는 커패시터의 수량 및 사이즈에 의해 결정된다. 본 실시예는 커패시터를 몰딩 컴파운드 영역(50) 내의 잔재 영역에 우선 설치하고, 공간이 부족할 경우, 비 몰딩 컴파운드 영역(54)에 설치한다.If the capacitor area 53 cannot accommodate all of the capacitors required for the CoWoS structure, the remaining capacitors may be laid out outside the molding compound area 50 in this embodiment. As shown in Figure 5, the die further includes non-moulding compound regions 54 located atop and below the molding compound region 50 to accommodate more capacitors. This embodiment is not limited to the location of the non-molding compound area 54, but almost all of the surrounding area of the molding compound area 50 can be used as the non-molding compound area 54, and its size depends on the quantity and size of the capacitor. It is decided. In this embodiment, the capacitor is first installed in the remaining area within the molding compound area 50, and if space is insufficient, the capacitor is installed in the non-molding compound area 54.

본 실시예는 커패시터의 규격에 대해 한정하지 않으며, 칩의 구체적 요구에 따라 시중에 있는 적절한 커패시터, 예를 들어 Murata 회사가 생산한 GRM2165C1H333GA01의 커패시터를 모두 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다 .This embodiment is not limited to the specifications of the capacitor, and according to the specific requirements of the chip, any suitable capacitor available on the market, for example, the capacitor of GRM2165C1H333GA01 produced by Murata Company, can be used, but is not limited to this.

도 5의 칩 레이아웃 방식 외에, 도 6은 본 실시예에 따른 다른 일 패키지 구조의 레이아웃 개략도이다. 상기 설명된 레이아웃 방식과 다른 점은, 잔재 영역이 몰딩 컴파운드 영역(50)의 4개 코너에 위치하고, 커패시터가 이들 잔재 영역 내에 배치되는 것이다. 구체적으로, 몰딩 컴파운드 영역(50)은 몰딩 컴파운드 영역(50)의 4개 코너에 위치한 커패시터 영역(53)을 4개 포함하고,상기 커패시터(503)들은 몰딩 컴파운드 영역(50)의 면적을 충분히 이용하도록 상기 커패시터 영역(53) 내에 균일하게 분포된다.In addition to the chip layout method of FIG. 5, FIG. 6 is a schematic diagram of the layout of another package structure according to this embodiment. The difference from the layout method described above is that the remaining areas are located at the four corners of the molding compound area 50, and the capacitors are placed within these remaining areas. Specifically, the molding compound region 50 includes four capacitor regions 53 located at the four corners of the molding compound region 50, and the capacitors 503 sufficiently utilize the area of the molding compound region 50. are uniformly distributed within the capacitor area 53 so as to do so.

도 7은 본 실시예의 다른 일 패키지 구조의 레이아웃 개략도이다. 상기 설명된 레이아웃 방식과 다른 점은, 몰딩 컴파운드 영역(50)의 4개 코너에 메모리(502)가 4개 설치되어 있고, 잔재 영역이 시스템 영역(51) 양측의 두 메모리 영역(52) 사이에 위치하는 것이다. 따라서, 몰딩 컴파운드 영역(50)은 시스템 영역(51) 양측의 두 메모리 영역(52) 사이에 각각 위치한 커패시터 영역(53)을 2개 포함하고, 이들 커패시터(503)는 몰딩 컴파운드 영역(50)의 면적을 충분히 이용하도록 상기 커패시터 영역(53) 내에 균일하게 분포되어 있다.Figure 7 is a layout schematic diagram of another package structure in this embodiment. The difference from the layout method described above is that four memories 502 are installed at the four corners of the molding compound area 50, and the remaining area is between the two memory areas 52 on both sides of the system area 51. It is located. Accordingly, the molding compound area 50 includes two capacitor areas 53 each located between the two memory areas 52 on both sides of the system area 51, and these capacitors 503 are located in the molding compound area 50. It is uniformly distributed within the capacitor area 53 to sufficiently utilize the area.

도 8은 본 실시예에 따른 다른 일 패키지 구조의 레이아웃 개략도이다. 상기 설명된 레이아웃 방식과 다른 점은 시스템 영역(51)에 시스템 온칩(501)이 2개 설치되는 것이고, 도 5의 레이아웃 방식과 공통된 점은 시스템 영역(51)의 꼭대기단과 밑단에 잔재 영역을 형성하여 커패시터(503)를 이들 잔재 영역 내에 배치하는 것이다.Figure 8 is a layout schematic diagram of another package structure according to this embodiment. What is different from the layout method described above is that two system-on-chips 501 are installed in the system area 51, and what is common with the layout method of FIG. 5 is that residual areas are formed at the top and bottom of the system area 51. Thus, the capacitor 503 is placed within these remaining areas.

도 5 내지 도 8에 도시된 여러 칩 레이아웃 방식은 잔재 영역이 생기는 위치, 즉 커패시터 영역의 위치를 예시하고 있다. 종합하여 설명하면, 커패시터 영역은 몰딩 컴파운드 영역(50)의 잔재 영역에 위치하는데, 시스템 영역(51)과 다이 테두리 사이, 시스템 영역(51)과 메모리 영역(52) 사이, 메모리 영역(52)과 다이 테두리 사이, 메모리 영역(52)과 메모리 영역(52) 사이가 될 수 있다.Various chip layout methods shown in FIGS. 5 to 8 illustrate locations where residual areas are generated, that is, locations of capacitor areas. In summary, the capacitor area is located in the remaining area of the molding compound area 50, between the system area 51 and the die edge, between the system area 51 and the memory area 52, and between the memory area 52 and It may be between the die borders, between the memory area 52 and the memory area 52 .

반도체 제조 공정은 물리적인 한계가 존재하므로 칩과 커패시터 사이의 간격을 제한하여 각 소자들이 정상적으로 작동하게 함으로써 전기 간섭이 생기지 않게 한다. 도 9는 본 실시예 중 커패시터와 관련된 각 간격에 대한 제한을 도시하고 있다. 커패시터(503)와 시스템 영역(51) 사이의 거리(d1)는 0.5mm보다 커야 하고 커패시터(503)와 메모리 영역(52) 사이의 거리(d2)는 1mm보다 커야 하고, 커패시터(503)와 다이 테두리(몰딩 컴파운드 영역(50)의 경계(901)) 사이의 거리(d3)는 0.5mm보다 커야 하며, 커패시터(503)들 간의 거리(d4)는 0.5mm보다 커야 한다.Since the semiconductor manufacturing process has physical limitations, the gap between the chip and the capacitor is limited to ensure that each element operates normally, thereby preventing electrical interference. Figure 9 shows the limits for each spacing associated with the capacitor in this embodiment. The distance d1 between the capacitor 503 and the system area 51 must be greater than 0.5 mm, and the distance d2 between the capacitor 503 and the memory area 52 must be greater than 1 mm, and the distance between the capacitor 503 and the die The distance d3 between the edges (the border 901 of the molding compound area 50) must be greater than 0.5 mm, and the distance d4 between the capacitors 503 must be greater than 0.5 mm.

도 6 내지 도 8의 칩 레이아웃 방식에는 비 몰딩 컴파운드 영역(54)을 도시하지 않았으나, 이는 더 많은 커패시터를 수용하기 위해 비 몰딩 컴파운드 영역(54)이 필요 없음을 의미하는 것은 아니다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 도 5의 설명으로부터 칩 레이아웃 방식과 무관하게 커패시터를 수용하도록 몰딩 컴파운드 영역(50)의 주변에 비 몰딩 컴파운드 영역(54)을 설치할 수 있음을 용이하게 이해할 수 있으며, 여기서 중복하여 설명하지 않는다.Although the non-molding compound area 54 is not shown in the chip layout schemes of FIGS. 6 to 8, this does not mean that the non-molding compound area 54 is not needed to accommodate more capacitors. Those skilled in the art can easily understand from the description of FIG. 5 that a non-molding compound area 54 can be installed around the molding compound area 50 to accommodate a capacitor regardless of the chip layout method. and will not be explained repeatedly here.

시스템 온칩(501) 및 메모리(502) 외에, 본 발명의 칩은 각종 집적회로, 예를 들어 레지스터, 다른 커패시터 유형(예를 들어 MIMCAP), 인덕터(inductor), 다이오드(diode), 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field effect transistors; MOSFET), 상보적 MOS(complementary MOS, CMOS) 트랜지스터, 이극 접합 트랜지스터(bipolar junction transistors, BJT), 측면 방산 금속 산화 반도체(laterally diffused MOS; LDMOS) 트랜지스터, 고출력 MOS 트랜지스터 또는 다른 유형의 트랜지스터와 같은 다양한 각종 수동 마이크로 전자 디바이스 및 능동 마이크로 전자 디바이스를 더 포함할 수 있다.In addition to the system-on-chip 501 and the memory 502, the chip of the present invention can be used in various integrated circuits, such as resistors, other capacitor types (e.g. MIMCAP), inductors, diodes, metal-oxide- Metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFET), complementary MOS (CMOS) transistors, bipolar junction transistors (BJT), and laterally diffused metal-oxide semiconductors (LDMOS). ) may further include a variety of passive microelectronic devices and active microelectronic devices, such as transistors, high-power MOS transistors, or other types of transistors.

본 실시예는 시스템 영역 및 메모리 영역 외의 잔재 영역을 커패시터 영역으로 하여 칩에 필요한 커패시터를 배치함으로써 다이 면적을 줄일 수 있다. 웨이퍼 크기가 변하지 않은 조건에서 다이의 부피가 감축되었다는 것은 단일 웨이퍼에 더 많은 다이를 수용할 수 있음을 의미하므로 제조원가를 저하시키는 기술효과가 있다.In this embodiment, the die area can be reduced by using the remaining area other than the system area and memory area as a capacitor area to place the necessary capacitors on the chip. The reduction in die volume under the condition that the wafer size does not change means that more dies can be accommodated on a single wafer, which has the technological effect of lowering manufacturing costs.

본 발명의 다른 일 실시예는 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법으로서, 상기 방법의 흐름도는 도 10에 도시된 바와 같다.Another embodiment of the present invention is a method of laying out an integrated circuit on a die, the flowchart of which is shown in FIG. 10.

단계1001: 다이 위의 시스템 영역 칩에 시스템 온칩을 실장한다. 앞서 설명한 바와 같이, 칩 레이아웃은 시스템 영역 및 메모리 영역을 포함하는 다이의 몰딩 컴파운드 영역에 위치하고, 패키지 구조의 칩은 시스템 온칩 및 메모리를 포함하며, 본 실시예는 칩 실장 기술을 이용하여 시스템 온칩을 시스템 영역에 설치한다.Step 1001: Mount the system-on-chip on the system area chip on the die. As described above, the chip layout is located in the molding compound area of the die including the system area and the memory area, and the chip in the package structure includes the system-on-chip and memory, and the present embodiment uses chip mounting technology to form a system-on-chip. Install in the system area.

일 예시적인 칩 실장 기술은 붕괴 제어형 칩 접속(controlled collapse chip connection, C4)이다. 붕괴 제어형 칩 접속은 고온 솔더, 플럭스(flux) 또는 솔더 페이스트를 기판 위의 주석 도금된 전극에 인가하거나 칩의 솔더 볼에 전사한 후 기판 위에 칩을 실장하고, 실장 동안에 가열을 통해 리플로우 연결하거나 또는 표준 리플로우 오븐(standard reflow oven)에서 배치 리플로우하는 것이다.One exemplary chip mounting technique is controlled collapse chip connection (C4). Collapse-controlled chip connection involves applying high-temperature solder, flux, or solder paste to tin-plated electrodes on a board or transferring it to solder balls on a chip, then mounting the chip on the board, and reflow-connecting it through heating during mounting. Alternatively, batch reflow in a standard reflow oven.

단계1002: 다이 위의 메모리 영역 칩에 메모리를 실장한다. 메모리는 복수개가 될 수 있는데, 그 개수는 실제 수요에 따라 결정된다. 본 실시예의 메모리는 고대역폭 메모리가 될 수 있으며 고대역폭 메모리는 여러 층의 DRAM이 하나로 적층되어 메모리 영역에 실장되는 구성이다. 고대역폭 메모리는 높은 비트 폭과 저 주파수의 비디오 메모리를 구현하여 큰 비디오 메모리 비트 폭을 제공한 기초 상에 지나치게 높은 주파수가 필요하지 않으며, 동일한 4GB 용량 하에 고대역폭 메모리가 제공할 수 있는 비디오 메모리 비트 폭은 4096 비트로서, GDDR5보다 몇배나 높다. 고대역폭 메모리의 출현으로 칩의 레이아웃을 2D에서 3D로 확장하여 다이의 면적을 감소시켰다.Step 1002: Mount the memory on the memory area chip on the die. There can be multiple memories, the number of which is determined by actual demand. The memory of this embodiment may be a high-bandwidth memory, and the high-bandwidth memory is a structure in which several layers of DRAM are stacked as one and mounted in the memory area. High-bandwidth memory implements high-bit width and low-frequency video memory, so on the basis of providing a large video memory bit width, excessively high frequency is not required, and under the same 4GB capacity, high-bandwidth memory can provide video memory bits. The width is 4096 bits, which is several times higher than GDDR5. The advent of high-bandwidth memory has expanded the layout of chips from 2D to 3D, reducing die area.

단계1003: 다이 위의 커패시터 영역 칩에 복수의 커패시터를 실장한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 커패시터 영역은 시스템 영역 및 메모리 영역 이외의 잔재 영역이다. 본 실시예는 CoWoS 구조에 필요한 커패시터를 상기 잔재 영역 내에 배치함으로써 몰딩 컴파운드 영역(50)의 면적을 충분히 이용하여 다이 면적을 축소한다. 본 실시예의 커패시터 영역은 시스템 영역과 다이 테두리 사이, 시스템 영역과 메모리 영역 사이, 메모리 영역과 다이 테두리 사이, 메모리 영역과 메모리 영역 사이에 위치할 수 있다. 커패시터와 관련된 간격에 대한 제한은 도 9에 도시된 바와 같으므로 중복 설명하지 않는다.Step 1003: A plurality of capacitors are mounted on a chip in the capacitor area on the die. As previously described, the capacitor area in this embodiment is a remaining area other than the system area and memory area. In this embodiment, the die area is reduced by sufficiently utilizing the area of the molding compound area 50 by disposing the capacitor required for the CoWoS structure in the remaining area. The capacitor area of this embodiment may be located between the system area and the die border, between the system area and the memory area, between the memory area and the die border, and between the memory area and the memory area. Limitations on the spacing related to the capacitor are as shown in FIG. 9 and will not be described again.

도 11은 상기 실시예에 따른 CoW의 패키징 공정 구조를 나타내는 단면도이다. 상기 구조는 먼저 다이(1101) 위에 복수의 실리콘 관통홀(through silicon via, TSV) (1102)를 형성한다. 여기서 실리콘 관통홀 기술은 와이어 본딩 기술을 대체하는 고밀도 패키지 기술로서, 구리, 텅스텐, 폴리실리콘 등 도전 물질을 채워 실리콘 관통홀의 수직 전기 연결을 구현한다. 이 기술은 수직 연결을 통해 연결 길이를 줄이고 신호의 지연과 불필요한 커패시턴스/인덕턴스를 낮춰 칩 사이의 저전력, 고속 통신 및 광대역 증가를 구현하는 동시에 디바이스 집적의 소형화가 가능하다. 이어서 마이크로 범프 제조 기술(microbump)을 이용하여 마이크로 범프(1103)를 형성하여 칩(1104), 커패시터(1105) 및 다이(1101)를 하나로 본딩한다. 도면의 칩(1104)은 예시적으로 상기 시스템 온칩 및 복수의 메모리를 포함한다.Figure 11 is a cross-sectional view showing the packaging process structure of CoW according to the above embodiment. The structure first forms a plurality of silicon through holes (through silicon via, TSV) 1102 on the die 1101. Here, silicon through-hole technology is a high-density package technology that replaces wire bonding technology, and realizes vertical electrical connection of silicon through-holes by filling them with conductive materials such as copper, tungsten, and polysilicon. This technology reduces the connection length through vertical connection and reduces signal delay and unnecessary capacitance/inductance, enabling low-power, high-speed communication and increased bandwidth between chips, while also enabling miniaturization of device integration. Next, a micro bump 1103 is formed using a micro bump manufacturing technology (microbump) to bond the chip 1104, capacitor 1105, and die 1101 into one. The chip 1104 in the drawing exemplarily includes the system-on-chip and a plurality of memories.

CoWoS는 도 11의 CoW 공정에 기판을 다시 연결하여 제조된다. 도 12는 CoWoS의 패키징 공정 구조를 도시하고 있다. 먼저, 칩(1104)에 언더필(underfill)을 채운 다음 솔더 볼(solder ball)(1201)을 형성하여 기판(예를 들어 인쇄회로기판)(1202)에 본딩하고, 마지막으로 패키지(1203)를 추가하여 완성한다.CoWoS is manufactured by reconnecting the substrate to the CoW process in Figure 11. Figure 12 shows the packaging process structure of CoWoS. First, fill the chip 1104 with underfill, then form a solder ball 1201 and bond it to the substrate (e.g. printed circuit board) 1202, and finally add the package 1203. Complete it.

본 발명의 실시예는 다이(1101) 위에 복수의 커패시터를 형성하여 칩에 전원을 공급하며 생성된 커패시턴스 값이 클수록 전원 공급도 더욱 안정적이다. 전기 소모가 많은 심층 학습 칩은 높은 커패시턴스 값이 시급하게 필요하다. 본 발명은 CoWoS 공정에서 커패시터를 잔재 영역에 설치하여 높은 커패시턴스 값을 제공하는 것을 제안한다.An embodiment of the present invention supplies power to the chip by forming a plurality of capacitors on the die 1101, and the larger the generated capacitance value, the more stable the power supply. Deep learning chips that consume a lot of electricity urgently need high capacitance values. The present invention proposes to provide a high capacitance value by installing a capacitor in the remaining area in the CoWoS process.

본 발명의 다른 일 실시예는 다이 위에 CoWoS 구조를 제조하는 방법으로서, 먼저 도 11에 도시된 CoW 구조를 제조한 후, 이어서 도 12에 도시된 CoWoS 구조를 제조한다. 본 실시예이 방법은 도 13에 도시된 바와 같으며, 도 14 및 도 15는 본 실시예의 각 단계에 대응하는 패키지 구조의 단면도이다.Another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a CoWoS structure on a die, in which the CoW structure shown in FIG. 11 is first manufactured, and then the CoWoS structure shown in FIG. 12 is manufactured. This embodiment This method is as shown in Figure 13, and Figures 14 and 15 are cross-sectional views of the package structure corresponding to each step of this embodiment.

먼저, 본 실시예는 실리콘 관통홀을 이용하여 다이의 제1측에 복수의 재배선층을 형성한다. 구체적으로, 단계1301에서 다이(1401)(즉, 다이(1101))의 제1측에 마스크 식각하여 복수의 실리콘 관통홀 층을 형성하고, 도 14A는 제1실리콘 관통홀 층(1402)과 제2실리콘 관통홀 층(1403)을 예시적으로 보여주고 있다. 본 실시예에서, 다이(1401)의 두께가 775μm이면, 실리콘 관통홀 층의 깊이는 107μm이다. 단계1302에서, 제1측 표면에 열 습식 산화 공정을 통해 수증기를 생성한 후 상기 수증기가 다이의 실리콘 재료와 반응하여 제1측 표면에 성분이 이질화 규소인 제1유전체층(1404)을 생성한다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 구조(141)를 형성한다.First, in this embodiment, a plurality of redistribution layers are formed on the first side of the die using silicon through-holes. Specifically, in step 1301, a plurality of silicon through-hole layers are formed by mask etching the first side of the die 1401 (i.e., die 1101), and Figure 14A shows the first silicon through-hole layer 1402 and the first silicon through-hole layer. 2The silicon through-hole layer 1403 is shown as an example. In this embodiment, if the thickness of die 1401 is 775 μm, the depth of the silicon through-hole layer is 107 μm. In step 1302, water vapor is generated on the first surface through a thermal wet oxidation process, and then the water vapor reacts with the silicon material of the die to generate a first dielectric layer 1404 whose component is silicon heteronitride on the first surface. After performing these steps, structure 141 is formed on the first side of die 1401.

단계1303에서, 도전층(1409)을 전기 도금한다. 도전층(1409)의 재료는 구리이다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 구조(142)를 형성한다.In step 1303, the conductive layer 1409 is electroplated. The material of the conductive layer 1409 is copper. After performing these steps, structure 142 is formed on the first side of die 1401.

단계1304에서, 복수의 재배선층(1405)을 증착한다. 먼저, CMP(chemical mechanical polishing)을 이용하여 제1측의 표면을 평평하게 연마하여 제1측 표면의 도전층(1409)을 제거함으로써 도전층(1409)에 실리콘 관통홀 층만 남게 한다. 재배선층(1405)의 작용은 실리콘 관통홀 층과 칩 콘택트를 전기적으로 연결하는 것이며, 칩 콘택트 연결의 실제 수요에 따라 이러한 재배선층(1405)을 특별히 구획하여 콘택트가 적절한 실리콘 관통홀 층에 정확하게 전기 연결되도록 한다. 도 14A는 사이에 유전체가 증착된 2층으로 재배선된 재배선층(1405)을 예시적으로 나타낸다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 구조(143)를 형성한다.In step 1304, a plurality of redistribution layers 1405 are deposited. First, the surface of the first side is polished flat using CMP (chemical mechanical polishing) to remove the conductive layer 1409 on the first side surface, leaving only the silicon through-hole layer in the conductive layer 1409. The function of the redistribution layer 1405 is to electrically connect the silicon through-hole layer and the chip contact. According to the actual demand of the chip contact connection, this redistribution layer 1405 is specially divided to ensure that the contact is accurately electrically connected to the appropriate silicon through-hole layer. Make sure it is connected. FIG. 14A exemplarily shows a rewiring layer 1405 that is rewired into two layers with a dielectric deposited between them. After performing these steps, structure 143 is formed on the first side of die 1401.

단계1305에서, 제2유전체층(1406)을 증착한다. 마스크 레이아웃을 통해 각 실리콘 관통홀 층의 출구 상부를 막아 각 실리콘 관통홀 층의 출구 상부의 재배선층(1405)이 노출되되, 제2유전체층(1406)에 의해 차단되지 않도록 한다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 구조(144)를 형성한다.At step 1305, a second dielectric layer 1406 is deposited. The upper part of the outlet of each silicon through-hole layer is blocked through the mask layout so that the redistribution layer 1405 on the upper part of the outlet of each silicon through-hole layer is exposed, but is not blocked by the second dielectric layer 1406. After performing these steps, structure 144 is formed on the first side of die 1401.

단계1306에서, 복수의 재배선층(1405) 위에 복수의 제1웨이퍼 범프를 형성한다. 구체적으로, 각 실리콘 관통홀 층의 상부에 C4 공정으로 제1웨이퍼 범프를 형성하여 제1웨이퍼 범프가 재배선층(1405)을 통해 실리콘 관통홀 층과 전기적으로 연결되도록 한다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 구조(145)를 형성한다. 도면에는 제1웨이퍼 범프(1407) 및 제1웨이퍼 범프(1408)인 두 제1웨이퍼 범프를 예시적으로 나타내고 있다. 여기서 제1웨이퍼 범프(1407)는 재배선층(1405)을 통해 제1실리콘 관통홀 층(1402)에 전기적으로 연결되고, 제1웨이퍼 범프(1408)는 재배선층(1405)을 통해 제2실리콘 관통홀 층(1403)에 전기적으로 연결된다. 두 제1웨이퍼 범프 사이의 거리(D1)는 60μm이며, 중심거리(D2)는 130μm, 150μm 또는 180μm이다.In step 1306, a plurality of first wafer bumps are formed on the plurality of redistribution layers 1405. Specifically, a first wafer bump is formed on the top of each silicon through-hole layer using the C4 process so that the first wafer bump is electrically connected to the silicon through-hole layer through the redistribution layer 1405. After performing these steps, structure 145 is formed on the first side of die 1401. The drawing illustrates two first wafer bumps, namely the first wafer bump 1407 and the first wafer bump 1408. Here, the first wafer bump 1407 is electrically connected to the first silicon through-hole layer 1402 through the redistribution layer 1405, and the first wafer bump 1408 penetrates the second silicon through the redistribution layer 1405. It is electrically connected to the hole layer 1403. The distance (D1) between the two first wafer bumps is 60 μm, and the center distance (D2) is 130 μm, 150 μm, or 180 μm.

이어서 단계1307를 수행하여 복수의 제1웨이퍼 범프와 시스템 온칩, 메모리를 본딩한다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 도 15A에 도시된 구조(151)를 형성한다. 여기서, 칩(1501)은 상기 시스템 온칩 및 메모리를 포함한다.Next, step 1307 is performed to bond the plurality of first wafer bumps, system-on-chip, and memory. After performing these steps, the structure 151 shown in Figure 15A is formed on the first side of die 1401. Here, chip 1501 includes the system-on-chip and memory.

단계1308에서 시스템 영역 및 메모리 영역에 언더필을 채운다. 언더필의 재료는 습도 보호, 열 충격 및 각종 기계 충격에 대한 영향을 저하시킬 수 있으며 그 역할은 더 높은 신뢰도 및 더 긴 생명 주기를 제공하는데 있다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 도 15A에 도시된 구조(152)를 형성하고, 여기서 언더필(1502)은 칩(1501)의 콘택트 및 제1웨이퍼 범프를 보호한다.In step 1308, underfill is filled in the system area and memory area. The material of the underfill can reduce the effects of moisture protection, thermal shock and various mechanical shocks, and its role is to provide higher reliability and a longer life cycle. After performing these steps, the structure 152 shown in Figure 15A is formed on the first side of die 1401, where underfill 1502 protects the contacts of chip 1501 and the first wafer bumps.

단계1309에서 복수의 제1웨이퍼 범프와 커패시터를 본딩한다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측에 도 15A에 도시된 구조(153)를 형성한다. 구조(153)는 2개의 커패시터(1503)가 복수의 제1웨이퍼 범프에 본딩된 상태를 예시적으로 나타내며 이들 커패시터(1503)는 커패시터 영역, 즉 시스템 영역 및 메모리 영역 외의 잔재 영역에 설치된다.In step 1309, a plurality of first wafer bumps and a capacitor are bonded. After performing these steps, the structure 153 shown in Figure 15A is formed on the first side of die 1401. The structure 153 exemplarily represents a state in which two capacitors 1503 are bonded to a plurality of first wafer bumps, and these capacitors 1503 are installed in the capacitor area, that is, in the remaining area other than the system area and memory area.

단계1310에서 시스템 온칩, 메모리 및 복수의 커패시터를 몰딩하여 CoW 구조를 형성한다. 다시 말해, 칩(1501) 및 커패시터(1503)를 패키징하되, 다이(1401)의 제1측에 도 15B에 도시된 구조(154)를 형성한다. 여기서, 패키지 플라스틱(1504)은 칩(1501) 및 커패시터(1503)를 피복하여 칩을 장착, 고정, 밀봉 및 보호하고 전열 성능을 항상시키는 역할을 한다. 이를 통해 도 11의 CoW 구조를 구현한다.In step 1310, a CoW structure is formed by molding the system-on-chip, memory, and a plurality of capacitors. In other words, the chip 1501 and the capacitor 1503 are packaged, forming the structure 154 shown in FIG. 15B on the first side of the die 1401. Here, the package plastic 1504 covers the chip 1501 and the capacitor 1503 to mount, fix, seal, and protect the chip and improve heat transfer performance. Through this, the CoW structure of Figure 11 is implemented.

단계1311에서 CoW 구조를 글라스 본딩(glass bond)한다. 먼저 전체 CoW 구조를 플립하여 제1측이 아래로 향하게 하고, 기계 또는 화학 방법으로 패키지 플라스틱(1504)과 글라스(1505)를 접착하여 라미네이트 재료를 형성하는데, 일반적으로 사용가능한 접착 방법으로는 양극 본딩법(anodic bonding), 점착제 중간 샌드위치법, 규소(또는 글라스) 표면 코팅 본딩법 등이 있다. 이 단계를 수행한 후, 다이(1401)의 제1측 위에 도 15B에 도시된 구조(155)를 형성한다.In step 1311, the CoW structure is glass bonded. First, the entire CoW structure is flipped so that the first side faces downward, and the package plastic 1504 and the glass 1505 are bonded by mechanical or chemical methods to form a laminate material. A commonly available bonding method is anodic bonding. There are anodic bonding, adhesive intermediate sandwich method, and silicon (or glass) surface coating bonding method. After performing these steps, structure 155 shown in Figure 15B is formed on the first side of die 1401.

단계1312에서 다이를 폴리싱하여 실리콘 관통홀의 타측 표면이 다이의 제2측 표면과 가지런히 위치하도록 한다. 도 15B의 구조(156)에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 화학 기계 폴리싱을 통해 다이(1401)의 제2측 표면을 평평하게 연마하여 모든 실리콘 관통홀(1506) 표면이 제2측 표면과 가지런히 위치하도록 하고 실리콘 관통홀(1506)의 표면을 제2측에 노출시킨다.In step 1312, the die is polished so that the other surface of the silicon through hole is aligned with the second surface of the die. As shown in structure 156 in FIG. 15B, this embodiment polishes the second side surface of die 1401 flat through chemical mechanical polishing so that all silicon through-hole 1506 surfaces are flush with the second side surface. It is positioned neatly and the surface of the silicon through hole 1506 is exposed to the second side.

단계1313에서, 제2측에 복수의 제2웨이퍼 범프를 형성하여 실리콘 관통홀의 타측에 연결한다. 도 15C의 구조(157)에 도시된 바와 같이, 제2측의 각 실리콘 관통홀(1506)의 개구 부위에 C4 공정으로 제2웨이퍼 범프(1507)를 형성한다.In step 1313, a plurality of second wafer bumps are formed on the second side and connected to the other side of the silicon through hole. As shown in the structure 157 of FIG. 15C, a second wafer bump 1507 is formed in the opening portion of each silicon through hole 1506 on the second side through the C4 process.

단계1314에서, 제2웨이퍼 범프를 기판에 용접한다. 도 15C의 구조(158)에 도시된 바와 같이, 먼저 글라스(1505)를 제거한 후 다이(1401)를 플립하여 패키지 플라스틱(1504)이 위로 향하게 한 후 패키지 플라스틱(1504)을 우선 연마하여 칩(1501) 표면을 공기 중에 노출시키는데, 이는 방열에 유리하다. 그런 다음, 다시 제2웨이퍼 범프(1507)를 기판(1508)에 용접한다. 여기서, 두 제2웨이퍼 범프(1507) 사이의 간격은 60μm이고, 중심 거리는 130μm, 150μm 또는 180μm이다. 이로써 도 12의 CoWoS 패키지 구조를 완성한다.In step 1314, a second wafer bump is welded to the substrate. As shown in the structure 158 of FIG. 15C, the glass 1505 is first removed, the die 1401 is flipped so that the package plastic 1504 is facing upward, and the package plastic 1504 is first polished to form the chip 1501. ) The surface is exposed to the air, which is advantageous for heat dissipation. Then, the second wafer bump 1507 is welded to the substrate 1508 again. Here, the spacing between the two second wafer bumps 1507 is 60 μm, and the center distance is 130 μm, 150 μm, or 180 μm. This completes the CoWoS package structure of Figure 12.

커패시터 영역(53)이 CoWoS 구조에 필요한 커패시터를 모두 수용할 수 없을 정도이면, 본 실시예에서는 나머지 커패시터를 몰딩 컴파운드 영역(50) 외부에 배치할 수 있다. 이 경우, 본 실시예는 이어서 단계1315를 통해 커패시터를 기판에 용접한다. 도 15의 구조(159)에 도시된 바와 같이, 별도의 커패시터(1509)를 기판(1508)에 용접한다. 커패시터(1503)는 커패시터(1509)와 결합하여 커패시턴스 값을 전체적으로 향상시키고 급전 안정성을 대폭 증가시킨다.If the capacitor area 53 cannot accommodate all of the capacitors required for the CoWoS structure, the remaining capacitors may be placed outside the molding compound area 50 in this embodiment. In this case, this embodiment then welds the capacitor to the substrate through step 1315. As shown in structure 159 of FIG. 15, a separate capacitor 1509 is welded to substrate 1508. The capacitor 1503 is combined with the capacitor 1509 to improve the overall capacitance value and significantly increase power supply stability.

본 발명은 몰딩 컴파운드 영역의 잔재 영역을 커패시터 영역으로 하여 칩에 필요한 커패시터를 배치함으로써 다이의 면적을 줄인다. 웨이퍼 크기가 변하지 않은 조건에서 다이의 부피가 감축되었다는 것은 단일 웨이퍼에 더 많은 다이를 수용할 수 있음을 의미하므로 제조원가를 저하시키는 기술효과가 있다.The present invention reduces the area of the die by using the remaining area of the molding compound area as a capacitor area to place the necessary capacitors on the chip. The reduction in die volume under the condition that the wafer size does not change means that more dies can be accommodated on a single wafer, which has the technological effect of lowering manufacturing costs.

전술한 내용은 아래 조항을 통해 더욱 잘 이해될 것이다.The foregoing will be better understood through the provisions below.

조항 A1: 패키지 구조의 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법에 있어서, 상기 다이 위의 시스템 영역 칩에 시스템 온칩을 실장하는 단계; 상기 다이 위의 메모리 영역 칩에 메모리를 실장하는 단계; 및 상기 다이 위의 커패시터 영역 칩에 복수의 커패시터를 실장하는 단계;를 포함하고, 여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이다.Clause A1: A method of laying out an integrated circuit on a die in a package structure, comprising: mounting a system-on-chip on a system area chip on the die; mounting memory on a memory area chip on the die; and mounting a plurality of capacitors on a capacitor area chip on the die, where the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area.

조항 A2: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치한다.Clause A2: The method according to Clause A1, wherein the capacitor region is located between the system region and the die edge.

조항 A3: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 메모리 영역 사이에 위치한다.Clause A3: The method according to clause A1, wherein the capacitor area is located between the system area and the memory area.

조항 A4: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 커패시터 영역은 상기 메모리 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치한다.Clause A4: The method according to Clause A1, wherein the capacitor area is located between the memory area and the die border.

조항 A5: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 커패시터 영역은 복수의 상기 메모리 영역 사이에 위치한다.Clause A5: The method according to clause A1, wherein the capacitor area is located between the plurality of memory areas.

조항 A6: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 커패시터와 상기 시스템 영역 사이의 거리는 0.5mm보다 크다.Clause A6: The method according to clause A1, wherein the distance between the plurality of capacitors and the system area is greater than 0.5 mm.

조항 A7: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 커패시터와 상기 메모리 영역 사이이 거리는 1mm보다 크다.Clause A7: The method according to Clause A1, wherein the distance between the plurality of capacitors and the memory area is greater than 1 mm.

조항 A8: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 커패시터와 상기 다이 테두리 사이의 거리는 0.5mm보다 크다. Clause A8: The method according to clause A1, wherein the distance between the plurality of capacitors and the die edge is greater than 0.5 mm.

조항 A9: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 커패시터 사이의 거리는 0.5mm보다 크다.Clause A9: The method according to clause A1, wherein the distance between the plurality of capacitors is greater than 0.5 mm.

조항 A10: 조항 A1 내지 조항 A9 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서, 실리콘 관통홀을 이용하여 다이의 제1측에 복수의 재배선층을 형성하는 단계; 상기 복수의 재배선층 위에 복수의 제1웨이퍼 범프를 형성하는 단계; 및 상기 복수의 제1웨이퍼 범프와 상기 시스템 온칩, 상기 메모리 및 상기 복수의 커패시터를 본딩하는 단계;를 더 포함한다.Clause A10: The method according to any one of clauses A1 to clause A9, comprising: forming a plurality of redistribution layers on a first side of the die using silicon through-holes; forming a plurality of first wafer bumps on the plurality of redistribution layers; and bonding the plurality of first wafer bumps, the system-on-chip, the memory, and the plurality of capacitors.

조항 A11: 조항 A10에 따른 방법에 있어서, 상기 시스템 영역과 상기 메모리 영역에 언더필을 채우는 단계를 더 포함한다.Clause A11: The method according to clause A10, further comprising filling the system area and the memory area with underfill.

조항 A12: 조항 A11에 따른 방법에 있어서, 상기 시스템 온칩, 상기 메모리 및 상기 복수의 커패시터를 몰딩하여 CoW 구조를 형성하는 단계를 더 포함한다.Clause A12: The method according to clause A11, further comprising molding the system-on-chip, the memory and the plurality of capacitors to form a CoW structure.

조항 A13: 조항 A12에 따른 방법에 있어서, 상기 CoW 구조를 글라스 본딩(glass bonding)하는 단계; 및 상기 실리콘 관통홀의 타측 표면과 상기 다이의 제2측 표면이 가지런히 되도록 상기 다이를 폴리싱하는 단계;를 더 포함한다.Clause A13: The method according to Clause A12, comprising the steps of glass bonding the CoW structure; and polishing the die so that the other surface of the silicon through hole and the second surface of the die are aligned.

조항 A14: 조항 A13에 따른 방법에 있어서, 상기 제2측에 복수의 제2웨이퍼 범프를 형성하여 상기 실리콘 관통홀의 타측에 연결하는 단계; 및 상기 복수의 제2웨이퍼 범프를 기판에 용접하는 단계;를 더 포함한다.Clause A14: The method according to clause A13, comprising forming a plurality of second wafer bumps on the second side and connecting them to the other side of the silicon through hole; and welding the plurality of second wafer bumps to the substrate.

조항 A15: 조항 A14에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 제1웨이퍼 범프를 형성하는 단계 및 상기 복수의 제2웨이퍼 범프를 형성하는 단계는 C4 공정을 이용한다.Clause A15: The method according to clause A14, wherein forming the plurality of first wafer bumps and forming the plurality of second wafer bumps use a C4 process.

조항 A16: 조항 A14에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 제1웨이퍼 범프와 상기 복수의 제2웨이퍼 범프 사이의 간격은 60μm이다.Clause A16: The method according to Clause A14, wherein the spacing between the plurality of first wafer bumps and the plurality of second wafer bumps is 60 μm.

조항 A17: 조항 A10에 따른 방법에 있어서, 상기 복수의 제1웨이퍼 범프와 상기 복수의 제2웨이퍼 범프의 중심 사이 거리는150μm이다.Clause A17: The method according to Clause A10, wherein the distance between the centers of the plurality of first wafer bumps and the plurality of second wafer bumps is 150 μm.

조항 A18: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 메모리는 고대역폭 메모리(HBM, High Bandwidth Memory)이다.Clause A18: The method according to Clause A1, wherein the memory is High Bandwidth Memory (HBM).

조항 A19: 조항 A1에 따른 방법에 있어서, 상기 패키지 구조는 CoWoS 패키지 구조이다.Clause A19: The method according to clause A1, wherein the package structure is a CoWoS package structure.

조항 A20: 패키지 구조에 있어서, 상기 패키지 구조는 다이 위의 시스템 영역에 설치된 시스템 온칩; 상기 다이 위의 메모리 영역에 설치된 메모리; 및 상기 다이 위의 커패시터 영역에 설치된 복수의 커패시터;를 포함하고, 여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이다.Clause A20: A package structure, the package structure comprising: a system-on-chip installed in a system area on a die; a memory installed in a memory area on the die; and a plurality of capacitors installed in a capacitor area on the die, where the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area.

조항 A21: 조항 A20에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치한다.Clause A21: The package structure according to Clause A20, wherein the capacitor region is located between the system region and the die edge.

조항 A22: 조항 A20에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 메모리 영역 사이에 위치한다.Clause A22: The package structure according to clause A20, wherein the capacitor area is located between the system area and the memory area.

조항 A23: 조항 A20에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 커패시터 영역은 상기 메모리 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치한다.Clause A23: The package structure according to Clause A20, wherein the capacitor area is located between the memory area and the die edge.

조항 A24: 조항 A20에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 커패시터 영역은 복수의 상기 메모리 영역 사이에 위치한다.Clause A24: The package structure according to clause A20, wherein the capacitor area is located between the plurality of memory areas.

조항 A25: 조항 A20 내지 조항 A24 중 어느 한 항에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 복수의 커패시터와 상기 시스템 영역 사이의 거리는 0.5mm보다 크다.Clause A25: The package structure according to any one of clauses A20 to A24, wherein the distance between the plurality of capacitors and the system area is greater than 0.5 mm.

조항 A26: 조항 A20 내지 조항 A24 중 어느 한 항에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 복수의 커패시터와 상기 메모리 영역 사이의 거리는 1mm보다 크다.Clause A26: The package structure according to any one of clauses A20 to A24, wherein the distance between the plurality of capacitors and the memory area is greater than 1 mm.

조항 A27: 조항 A20 내지 조항 A24 중 어느 한 항에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 복수의 커패시터와 상기 다이 테두리 사이의 거리는 0.5mm보다 크다. Clause A27: The package structure according to any one of clauses A20 to clause A24, wherein the distance between the plurality of capacitors and the die edge is greater than 0.5 mm.

조항 A28: 조항 A20 내지 조항 A24 중 어느 한 항에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 복수의 커패시터 사이의 거리는 0.5mm보다 크다.Clause A28: The package structure according to any one of clauses A20 to A24, wherein the distance between the plurality of capacitors is greater than 0.5 mm.

조항 A29: 조항 A1에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 메모리는 고대역폭 메모리이다.Clause A29: The package structure according to Clause A1, wherein the memory is a high-bandwidth memory.

조항 A30: 조항 A1에 따른 패키지 구조에 있어서, 상기 패키지 구조는 CoWoS 패키지 구조이다.Clause A30: The package structure according to clause A1, wherein the package structure is a CoWoS package structure.

조항 A31: 집적 회로 장치에 있어서, 조항 A20 내지 조항 A30 중 어느 한 항에 따른 패키지 구조를 포함한다.Clause A31: An integrated circuit device comprising a package structure according to any one of clauses A20 to A30.

조항 A32: 보드 카드에 있어서, 조항 A31에 따른 집적 회로 장치를 포함한다.Clause A32: In a board card, it includes an integrated circuit device according to clause A31.

이상 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였으며, 구체적인 실시예를 적용하여 본 발명의 원리 및 구현방식에 대해 상세히 설명하였지만, 상기 실시예에 대한 설명은 본 발명의 방법 및 핵심사상을 이해하기 위해 사용될 뿐이며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상에 따라 구체적인 구현방식과 적용범위를 변경할 수 있으며, 상술한 바와 같이, 본 명세서의 내용이 본 발명을 한정하는 것으로 이해하여서는 안 된다.The embodiments of the present invention have been described in detail above, and the principles and implementation methods of the present invention have been described in detail by applying specific embodiments. However, the description of the embodiments will be used to understand the method and core idea of the present invention. Those skilled in the art may change the specific implementation method and scope of application according to the spirit of the present invention, and as described above, the contents of this specification should not be construed as limiting the present invention. .

Claims (32)

패키지 구조를 레이아웃하는 방법으로서,
다이 위의 시스템 영역 칩에 시스템 온칩을 실장하는 단계;
상기 다이 위의 메모리 영역 칩에 메모리를 실장하는 단계; 및
상기 다이 위의 커패시터 영역 칩에 상기 시스템 온칩 및 상기 메모리와는 별도의 소자이고 상기 패키지 구조에 전원을 공급하기 위한 복수의 커패시터를 실장하는 단계;를 포함하고,
여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이며,
상기 복수의 커패시터는 상기 다이의 제1측에 형성되는 재배선층과 전기적으로 연결되어 마련되는 것을 특징으로 하는 패키지 구조의 다이 위에 집적회로를 레이아웃하는 방법.
As a method of laying out a package structure,
mounting the system-on-chip into a system area chip on a die;
mounting memory on a memory area chip on the die; and
Comprising: mounting a plurality of capacitors, which are separate elements from the system-on-chip and the memory, on the capacitor area chip on the die and for supplying power to the package structure,
Here, the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area,
A method of laying out an integrated circuit on a die of a package structure, wherein the plurality of capacitors are electrically connected to a redistribution layer formed on a first side of the die.
청구항 1에 있어서,
상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치하거나; 또는
상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 메모리 영역 사이에 위치하거나; 또는
상기 커패시터 영역은 상기 메모리 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치하거나; 또는
상기 커패시터 영역은 복수의 상기 메모리 영역 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 1,
the capacitor area is located between the system area and the die edge; or
the capacitor area is located between the system area and the memory area; or
the capacitor area is located between the memory area and the die edge; or
Wherein the capacitor area is located between the plurality of memory areas.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 커패시터와 상기 시스템 영역 사이의 거리는 0.5mm보다 크거나; 또는
복수의 커패시터와 상기 메모리 영역 사이의 거리는 1mm보다 크거나; 또는
상기 복수의 커패시터와 상기 다이 테두리 사이의 거리는 0.5mm보다 크거나; 또는
상기 복수의 커패시터 사이의 거리는 0.5mm보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 1,
The distance between the plurality of capacitors and the system area is greater than 0.5 mm; or
The distance between a plurality of capacitors and the memory area is greater than 1 mm; or
The distance between the plurality of capacitors and the die edge is greater than 0.5 mm; or
A method wherein the distance between the plurality of capacitors is greater than 0.5 mm.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
실리콘 관통홀을 이용하여 다이의 제1측에 복수의 재배선층을 형성하는 단계;
상기 복수의 재배선층 위에 복수의 제1웨이퍼 범프를 형성하는 단계; 및
상기 복수의 제1웨이퍼 범프를 상기 시스템 온칩, 상기 메모리 및 상기 복수의 커패시터와 본딩하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3,
forming a plurality of redistribution layers on the first side of the die using silicon through-holes;
forming a plurality of first wafer bumps on the plurality of redistribution layers; and
The method further comprising bonding the plurality of first wafer bumps to the system-on-chip, the memory, and the plurality of capacitors.
청구항 4에 있어서,
상기 시스템 영역과 상기 메모리 영역에 언더필을 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 4,
The method further comprising filling the system area and the memory area with underfill.
청구항 5에 있어서,
상기 시스템 온칩, 상기 메모리 및 상기 복수의 커패시터를 몰딩하여 CoW(Chip on Wafer) 구조를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 5,
The method further comprising forming a CoW (Chip on Wafer) structure by molding the system-on-chip, the memory, and the plurality of capacitors.
청구항 6에 있어서,
상기 CoW 구조를 글라스 본딩(glass bonding)하는 단계; 및
상기 실리콘 관통홀의 타측 표면과 상기 다이의 제2측 표면이 가지런히 되도록 상기 다이를 폴리싱하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 6,
glass bonding the CoW structure; and
The method further comprising polishing the die so that the other surface of the silicon through hole and the second surface of the die are aligned.
청구항 7에 있어서,
상기 제2측에 복수의 제2웨이퍼 범프를 형성하여 상기 실리콘 관통홀의 타측에 연결하는 단계; 및
상기 복수의 제2웨이퍼 범프를 기판에 용접하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 7,
forming a plurality of second wafer bumps on the second side and connecting them to the other side of the silicon through hole; and
The method further comprising welding the plurality of second wafer bumps to a substrate.
청구항 8에 있어서,
상기 복수의 제1웨이퍼 범프를 형성하는 단계 및 상기 복수의 제2웨이퍼 범프를 형성하는 단계는 C4 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 8,
The method of forming the plurality of first wafer bumps and forming the plurality of second wafer bumps using a C4 process.
청구항 8에 있어서,
상기 복수의 제1웨이퍼 범프와 상기 복수의 제2웨이퍼 범프 사이의 거리는 60μm인 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 8,
A method wherein the distance between the plurality of first wafer bumps and the plurality of second wafer bumps is 60 μm.
청구항 4에 있어서,
상기 복수의 제1웨이퍼 범프와 상기 복수의 제2웨이퍼 범프의 중심 사이 거리는 150μm인 것을 특징으로 하는 방법.
In claim 4,
The method wherein the distance between the centers of the plurality of first wafer bumps and the plurality of second wafer bumps is 150 μm.
패키지 구조에 관한 것으로,
다이 위의 시스템 영역에 설치된 시스템 온칩;
상기 다이 위의 메모리 영역에 설치된 메모리; 및
상기 다이 위의 커패시터 영역에 설치되며, 상기 시스템 온칩 및 상기 메모리와는 별도의 소자이고 상기 패키지 구조에 전원을 공급하기 위한 복수의 커패시터;를 포함하고,
여기서, 상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역 및 상기 메모리 영역 이외의 잔재 영역이며,
상기 복수의 커패시터는 상기 다이의 제1측에 형성되는 재배선층과 전기적으로 연결되어 마련되는 것을 특징으로 하는 패키지 구조.
Regarding package structure,
System-on-chip installed in the system area above the die;
a memory installed in a memory area on the die; and
It is installed in the capacitor area on the die, is a separate element from the system on chip and the memory, and includes a plurality of capacitors for supplying power to the package structure,
Here, the capacitor area is a remaining area other than the system area and the memory area,
A package structure wherein the plurality of capacitors are electrically connected to a redistribution layer formed on a first side of the die.
청구항 12에 있어서,
상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치하거나; 또는
상기 커패시터 영역은 상기 시스템 영역과 상기 메모리 영역 사이에 위치하거나; 또는
상기 커패시터 영역은 상기 메모리 영역과 상기 다이 테두리 사이에 위치하거나; 또는
상기 커패시터 영역은 복수의 상기 메모리 영역 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 패키지 구조.
In claim 12,
the capacitor area is located between the system area and the die edge; or
the capacitor area is located between the system area and the memory area; or
the capacitor area is located between the memory area and the die edge; or
A package structure wherein the capacitor area is located between the plurality of memory areas.
청구항 12 또는 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 커패시터와 상기 시스템 영역 사이의 거리는 0.5mm보다 크거나; 또는
상기 복수의 커패시터와 상기 메모리 영역 사이의 거리는 1mm보다 크거나; 또는
상기 복수의 커패시터와 상기 다이 테두리 사이의 거리는 0.5mm보다 크거나; 또는
상기 복수의 커패시터 사이의 거리는 0.5mm보다 큰 것을 특징으로 하는 패키지 구조.
The method of either claim 12 or claim 13,
The distance between the plurality of capacitors and the system area is greater than 0.5 mm; or
The distance between the plurality of capacitors and the memory area is greater than 1 mm; or
The distance between the plurality of capacitors and the die edge is greater than 0.5 mm; or
A package structure wherein the distance between the plurality of capacitors is greater than 0.5mm.
청구항 12에 따른 패키지 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.


An integrated circuit device comprising a package structure according to claim 12.


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