KR20150144791A - Ic 다이들 및 전압 튜너들을 갖는 반도체 패키지 - Google Patents

Ic 다이들 및 전압 튜너들을 갖는 반도체 패키지 Download PDF

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Abstract

반도체 패키지는 인터포저 (208, 326, 416, 516), 및 인터포저에 배치되고 인터포저를 통해 상호연결된 복수의 집적 회로 (IC) 다이들 (102-108, 232-234, 322-324, 412-414, 512-514) 를 포함한다. 제 1 의 IC 다이 (102, 232, 322, 412, 512) 는 IC 다이들 중의 또 다른 IC 다이 (104-108, 234, 324, 414, 514) 의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 갖는다. 복수의 프로그램가능한 전압 튜너들 (110-116, 202-204, 312 & 316, 402-404, 502-504) 은 복수의 IC 다이들에 각각 연결된다. 제 1 의 전압 튜너 (110, 202, 312, 402, 502) 는 제 1 의 IC 다이 (102, 232, 322, 412, 512) 에 연결되고, 제 1 의 전압 튜너는 제 1 의 전압 튜너에 입력되는 전압의 전압 레벨을 감소시키고 감소된 전압을 제 1 의 IC 다이로 출력하도록 프로그램된다.

Description

IC 다이들 및 전압 튜너들을 갖는 반도체 패키지{SEMICONDUCTOR PACKAGE HAVING IC DICE AND VOLTAGE TUNERS}
본 개시는 일반적으로, 상이한 정격 클록 속도를 지닌 다이들을 갖는 멀티 다이 반도체 패키지에 관한 것이다.
동일한 기능 및 유형의 전자 디바이스들은 종종, (예를 들어, 상이한 클록 주파수에서 기능할 수 있는) 상이한 속도 등급 (speed grade) 들로 판매된다. 일부 그러한 디바이스들은 패키지에 적층된 동일한 유형 및 기능의 다수의 집적 회로 (IC) 다이들을 가질 수도 있다. 동일한 유형의 이들 IC 다이들은 동일한 설계 사양에 기초 했을 수도 있지만, 제조 가변성에 기인하여, 다이들은 상이한 최대 달성가능한 동작 클록 주파수 (또는 정격 클록 속도 (clock speed rating)) 를 가질 수도 있다.
패키지에 있는 IC 다이들 간에 적절한 셋업 (setup) 및 홀드 (hold) 시간을 유지하기 위하여, 패키지를 위해 선택된 IC 다이들 간의 속도 차이가 너무 크지 않아야 한다. 따라서, 제조된 IC 다이들은, 그룹들로 분류될 수도 있으며 여기서 각각의 그룹은 각각의 그룹에 대해 알맞은 범위내에 있는 속도를 지닌 IC 다이들을 갖는다. 그룹들은 종종, 빈 (bin) 들로 지칭된다. 빈에 있는 IC 다이들은 많은 상이한 속도를 가질 수도 있지만, 모두 그 빈을 위한 속도의 지정된 범위내에 속한다. 각각의 디바이스 또는 패키지는 특정 빈으로부터의 다수의 다이들을 이용하여 구성될 수도 있다. 하나의 빈의 IC 다이들로부터 구축된 패키지들은 또 다른 빈의 IC 다이들로부터 구축된 패키지들의 속도 등급과는 상이한 속도 등급을 가질 수도 있다.
빈에서의 IC 다이들의 속도 범위는, 적절한 셋업 및 홀드 시간을 저해함이 없이 패키지를 구성함에 있어 빈으로부터의 IC 다이들 중의 어느 것의 사용을 가능하게 할 수도 있다. 하지만, 패키지들을 위한 정격 전력을 충족시키기 위하여, 빈으로부터 저속 IC 다이들 (보다 낮은 정격 클록 속도를 갖는 다이들) 대 고속 IC 다이들 (보다 높은 정격 클록 속도를 갖는 다이들) 의 일부 비율이 각각의 패키지에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 패키지는 빈으로부터 3개의 저속 IC 다이들 및 1개의 고속 IC 다이로 구성될 수도 있다. 하지만, 빈에서 저속 IC 다이 대 고속 IC 다이의 비율은 패키지들을 위한 원하는 비율과 상응하지 않을 수도 있다. 너무 많은 고속 다이들 및 너무 적은 저속 다이들이 있으면, 일부 고속 다이들이 폐기되어, 제조 비용 증가를 초래할 수도 있다.
반도체 패키지는 인터포저 및 인터포저 상에 배치되고 인터포저를 통해 상호연결된 복수의 집적 회로 (IC) 다이들을 포함한다. 복수의 IC 다이들 중의 제 1 의 IC 다이는 IC 다이들 중의 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 갖는다. 복수의 프로그램가능한 전압 튜너들은 복수의 IC 다이들에 각각 연결된다. 복수의 전압 튜너들 중의 제 1 의 전압 튜너는 제 1 의 IC 다이에 연결되고, 제 1 의 전압 튜너는 제 1 의 전압 튜너에 입력되는 전압의 전압 레벨을 감소시키고 감소된 전압을 제 1 의 IC 다이로 출력하도록 프로그램된다.
일부 그러한 반도체 패키지들에서, 하기 중 하나 이상이 참일 수도 있으며 즉, 복수의 전압 튜너들 중 제 1 의 전압 튜너 외의 전압 튜너들은 각각의 IC 다이에 변화 없이 입력 전압을 제공하도록 프로그램될 수 있거나; 복수의 전압 튜너들 중의 각각의 전압 튜너는 전압 튜너에 입력되는 전압을 감소시키고 감소된 전압을 각각의 IC 다이에 출력하도록 프로그램될 수 있거나; 전압 튜너들은 인터포저에 배치될 수 있다; 전압 튜너들은 복수의 IC 다이들에 배치될 수 있거나; 반도체 패키지는 패키지 기판을 더 포함할 수 있고, 인터포저는 패키지 기판 상에 배치되고 전압 튜너들은 패키지 기판 상에 배치되고, 전압 튜너들은 IC 다이들에 와이어본딩될 수 있거나; IC 다이들은 기능적으로 동등할 수 있거나; IC 다이들은 필드 프로그램가능한 게이트 어레이들일 수 있거나; 및/또는 IC 다이들은 기능적으로 상이할 수 있다.
또한, 전자 시스템을 구축하는 방법이 제공된다. 그 방법은 복수의 IC 다이들의 각각의 정격 클록 속도를 결정하는 것을 포함한다. 복수의 IC 다이들 중의 제 1 의 IC 다이는 IC 다이들 중의 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 갖는 것으로 결정된다. 전자 시스템의 각각의 정격 클록 속도 및 목표 전력 프로파일에 기초하여 복수의 IC 다이들에 대해 각각의 전압 레벨들이 결정된다. IC 다이들은 인터포저에 부착되고, 인터포저 상의 IC 다이들 각각은 복수의 전압 튜너들 중의 각각의 전압 튜너에 연결된다. 각각의 전압 튜너는 각각, 인터포저 상의 IC 다이들 중의 하나에 각각의 전압 레벨을 공급하도록 프로그램된다.
일부 그러한 방법들에서, 하기 중 하나 이상이 참일 수도 있다: 복수의 IC 다이들 중의 제 1 의 IC 다이가 IC 다이들 중의 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 가질 수 있고, 각각의 전압 튜너에 IC 다이들을 연결하는 것은 인터포저 상의 제 1 의 IC 다이에 복수의 전압 튜너들 중의 제 1 의 전압 튜너를 연결하는 것을 포함할 수 있고, 프로그램하는 것은 입력 전압 레벨을 감소시키고 감소된 전압을 제 1 의 IC 다이로 출력하도록 제 1 의 전압 튜너를 프로그램하는 것을 포함할 수 있거나; 프로그램하는 것은, 각각의 IC 다이에 변화 없이 입력 전압을 제공하도록 복수의 전압 튜너들 중 제 1 의 전압 튜너 외의 전압 튜너들을 프로그램하는 것을 포함할 수 있거나; 및/또는 프로그램하는 것은, 입력 전압을 감소시키고 감소된 전압을 각각의 IC 다이로 출력하도록 복수의 전압 튜너들 중 제 1 의 전압 튜너 외의 각각의 전압 튜너를 프로그램하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 전자 시스템이 제공된다. 시스템은 인쇄 회로 기판 및 인쇄 회로 기판에 실장된 반도체 패키지를 포함한다. 반도체 패키지는 패키지 기판, 패키지 기판 상에 배치된 인터포저, 및 인터포저 상에 배치되고 인터포저를 통해 상호연결된 복수의 집적 회로 (IC) 다이들을 포함한다. 복수의 IC 다이들 중의 제 1 의 IC 다이는 IC 다이들 중의 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 갖는다. 복수의 프로그램가능한 전압 튜너들은 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 복수의 IC 다이들에 각각 연결된다. 복수의 전압 튜너들 중의 제 1 의 전압 튜너는 제 1 의 IC 다이에 연결되고, 제 1 의 전압 튜너는 제 1 의 전압 튜너에 입력되는 전압의 전압 레벨을 감소시키고 감소된 전압을 제 1 의 IC 다이로 출력하도록 프로그램된다.
다른 특징들은, 이하의 상세한 설명 및 청구항의 고려로부터 인식될 것이다.
회로 및 방법의 다양한 양태들 및 특징들은 이하의 상세한 설명의 검토 및 도면들을 참조할 때 분명해질 것이고, 여기서:
도 1은, 패키지의 각각의 IC 다이가 각각의 전압 튜너에 의해 제어되는 전력을 갖는 IC 패키지를 도시한다;
도 2는, 다수의 IC 다이들을 갖고, IC 다이들의 각각이 각각의 전압 튜너 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트를 갖는, IC 패키지의 단면도를 도시한다;
도 3은, 다수의 IC 다이들을 갖고, IC 다이들의 각각이 거기에 배치된 각각의 전압 튜너 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트를 갖는, IC 패키지의 단면도를 도시한다;
도 4는 다수의 IC 다이들, 및 패키지 기판에 부착된 각각의 전압 튜너를 갖는 IC 패키지의 단면도를 도시한다;
도 5는 다수의 IC 다이들, 및 인쇄 회로 기판에 부착된 각각의 전압 튜너를 갖는 IC 패키지의 단면도를 도시한다;
도 6은 IC 다이들 및 연관된 전압 튜너들을 갖는 반도체 패키지를 제조하기 위한 프로세스의 플로우차트이다; 그리고
도 7은 위에 인용된 교시들에 따라, 하나 또는 다수의 IC 다이들로부터 제조될 수도 있는 일 예의 프로그램가능한 로직 IC 의 블록도이다.
빈에서 고속 다이들 대 저속 다이들의 바람직하지 않은 분포와 연관된 문제들을 다루기 위하여, 빈으로부터 다수의 IC 다이들을 갖게 구축된 반도체 패키지는 IC 다이들을 위한 각각의 전압 튜너를 포함하는 것으로 만들어질 수 있다. 전압 튜너들은 패키지에서 각각의 IC 다이의 전력 소비에 대한 제어를 제공함으로써, 전압 튜너들 없이 허용되는 것보다 더 많은 수의 고속 다이들이 패키지에서 사용되는 것을 허용한다. 예를 들어, 정격 전력을 만족시키기 위하여 IC 패키지를 구축함에 있어서 3개의 저속 다이들 및 1개의 고속 IC 다이가 사용되야 하지만, 빈에서 고속 다이들이 너무 많고 저속 다이들이 너무 적어서 이 비를 수용할 수 없으면, 빈으로부터 고속 다이들이 패키지에서 저속 다이들 대신에 사용될 수도 있다. 패키지에서 고속 다이들에 대한 입력 전압은 그러한 고속 다이들의 전력 소비를 감소시키기 위하여 전압 튜너들에 의해 감소될 수도 있다. 입력 전압을 감소시키는 것은 IC 다이의 전력 소비 및 동작 속도를 감소시킨다는 것이 알려져 있으므로, 고속 다이들은 그것들이 저속 다이들인 것처럼 동작하도록 제어될 수도 있다.
도 1은, 패키지의 각각의 IC 다이가 각각의 전압 튜너에 의해 제어되는 전력을 갖는 IC 패키지 (100) 를 도시한다. 일 예의 패키지는, 각각, 공급 전압이 전압 튜너들 (110, 112, 114, 및 116) 에 의해 제어되는, IC 다이들 (102, 104, 106, 및 108) 을 갖는다. 전압 튜너들의 각각은, 제어 엘리먼트들 (118, 120, 122, 및 124) 에 의해 보여진 바처럼, 개별적으로 프로그램가능하다. 전력이 전력 공급 라인 (130) 에 의해 전압 튜너들에 제공된다.
IC 다이들 (102, 104, 106, 및 108) 은, 인터포저 (미도시) 상에 배치되고 인터포저에 의해 상호연결될 수도 있다. 4개의 IC 다이들이 도시되어 있지만, 패키지는 응용 요건에 따라 보다 많거나 또는 보다 적은 수의 IC 다이들을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 도 1에 도시된 패키지는, 3개의 저속 IC 다이들 대 1개의 고속 IC 다이의 비가 패키지를 위한 원하는 정격 전력을 달성하는 것이 바람직한 응용을 나타낼 수도 있다. 패키지가 구성되는 빈에 너무 적은 수의 저속 IC 다이들 및 너무 많은 수의 고속 IC 다이들이 있으면, 고속 다이가 원하는 저속 다이들 중의 하나 이상 대신에 대체될 수도 있다. 예를 들어, 빈에서 저속 대 고속 IC 다이들의 분포가 응용을 위해 바람직한 것으로 3:1 이었다면, 패키지는, IC 다이들 (102, 104, 및 106) 이 저속 IC 다이들이 되고 IC 다이 (108) 가 고속 IC 다이가 되게 만들어졌을 수 있다. 하지만, 빈에서 저속 대 고속 IC 다이들의 분포가, 3:1 대신에, 1 :1 이라면, 단지 IC 다이 (108) 보다 많은 것이 고속 IC 다이가 될 수도 있다. 예를 들어, IC 다이들 (102, 104 또는 106) 중의 하나 이상이 또한, 고속 IC 다이가 될 수도 있다. 고속 다이들이 되는 IC 다이들 (102, 104, 및 106) 중의 하나 이상에 연결된 전압 튜너(들) 은 하나 이상의 다이들에 대한 공급 전압(들) 을 감소시켜, 패키지가 원하는 정격 전력을 갖게 프로그램될 수도 있다. 저속 다이들에 연결된 전압 튜너들은 각각의 IC 다이들에 변화 없이 입력 공급 전압을 보내도록 프로그램될 수도 있다.
전압 튜너들 및 제어 엘리먼트들의 구현들은 응용 요건들에 따라 달라질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예의 구현들에서, 각각의 전압 튜너는, 제어 엘리먼트에서 프로그램된 값에 의해 선택되는 일련의 하나 이상의 저항기들일 수도 있다. 제어 엘리먼트들은, 예를 들어, PROM, EPROM, 또는 EEPROM, 또는 이퓨즈 일 수도 있다.
IC 다이들은 서로 기능적으로 상이하거나 또는 기능적으로 동등할 수도 있다. 예를 들어, IC 다이들은 상이한 주문형 집적 회로 (ASIC) 다이들일 수도 있거나 또는 필드 프로그램가능한 게이트 어레이 (FPGA) 다이의 기능적으로 동등한 사례들일 수도 있다.
빈에서 고속 IC 다이와 조합하여 사용할 저속 IC 다이들이 빈에 없으면, 모든 고속 다이들이 반도체 패키지를 제조함에 있어서 사용될 수도 있다. 패키지에 있는 모든 IC 다이들의 전압 튜너들은 적합한 레벨들로 IC 다이들에 대한 공급 전압을 감소시키도록 프로그램될 수도 있다.
도 2는, 다수의 IC 다이들을 갖고, IC 다이들의 각각이 각각의 전압 튜너 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트를 갖는, IC 패키지의 단면도를 도시한다. 전압 튜너들 (202 및 204) 은 인터포저 (208) (또는 마더 다이) 의 회로 층 (206) 에 배치된다. 제어 엘리먼트들 (210 및 212) 은 또한 인터포저의 회로 층에 배치된다.
반도체 패키지는 인터포저 (208), 도터 IC 다이들 (232 및 234), 및 패키지 기판 (218) 을 포함한다. 2개의 IC 다이들 (232 및 234) 만이 도시되어 있지만, 상이한 구현들에서 추가 다이들이 패키지에 포함될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 어셈블리는 통상적으로, 패키징 재료 (미도시) 내에 캡슐화된다. 반도체 패키지는 솔더 볼 그리드 어레이 (BGA) (224) 에 의해 인쇄 회로 기판 (222) 에 실장된다. 볼 그리드 어레이는, 연관된 기판 및 인쇄 회로 기판 접촉 패드와 함께, 반도체 패키지와 외부 환경 사이에 전기 및 기계적 접속을 제공한다.
솔더 범프 어레이 (226) 에 의해 패키지 기판 (218) 에 실장되는 인터포저 (208) 는, 다이의 면 또는 바닥 표면에 형성되는 집적 회로 및 회로 층 (206) 을 위한 베이스를 제공하는, 통상적으로 실리콘인, 반도체 기판을 포함한다. 실리콘 관통 비아 (TSV) (예를 들어, TSV 228) 가 회로 층 (206) 과 이면, 또는 상면, 접촉 패드 (230) 들 사이에 도전성을 제공하기 위하여 실리콘에 형성된다.
도터 IC 다이들 (232 및 234) 은 집적 회로 층들 (236 및 238) 을 각각 갖는다. 각각의 도터 IC 다이의 면은 통상적으로, 집적 회로 층들에 연결된 접촉 패드들 (예를 들어, 접촉 패드 (240)) 의 어레이로 포퓰레이트 (populate) 된다. 솔더 범프들 (예를 들어, 솔더 범프 (242)) 는 도터 IC 다이들의 집적 회로와 인터포저 (208) 의 집적 회로 사이에 전기적 접속을 제공한다.
전압 튜너들 (202 및 204) 은, 솔더 범프 어레이 (226) 의 솔더 범프들, 패키지 기판 (218), 범프 어레이 (224) 의 솔더 범프, 및 인쇄 회로 기판 (222) 중의 하나 이상을 통하여 공급 전압을 수신한다. 공급 전압은 인터포저의 회로 층 (206) 을 통하여 전압 튜너들에 분배될 수도 있다. 전압 튜너 (202) 의 출력 노드 (미도시) 는 TSV (220) 에 접속되고, 이 TSV 는 솔더 범프 (252) 및 접촉 패드 (254) 를 통해 IC 다이 (232) 에 연결된다. 접촉 패드 (254) 는 IC 다이 (232) 의 회로 층 (236) 에 접속되고, 솔더 범프 (252) 를 갖는 접촉 패드는 IC 다이의 전력 노드, 범프 또는 핀으로 지칭될 수도 있다. 전압 튜너 (204) 의 출력 노드 (미도시) 는 유사하게, TSV (262), 솔더 범프 (264), 및 접촉 패드 (266) 를 통해 IC 다이 (234) 에 연결된다.
제어 엘리먼트들 (210 및 212) 은, 예를 들어, 주사 검사 회로 (scan-test circuitry) 또는 프로그래밍 이퓨즈 (programming EFUSE) 에 의해 프로그램될 수도 있다.
도 3은, 다수의 IC 다이들을 갖고, IC 다이들의 각각이 거기에 배치된 각각의 전압 튜너 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트를 갖는, IC 패키지의 단면도를 도시한다. 프로그램가능한 제어 엘리먼트들 (314 및 318) 과 함께 전압 튜너들 (312 및 316) 이 IC 다이들 (322 및 324) 에 배치된다. IC 다이들 (322 및 324) 은 인터포저 (326) 상에 실장되고, 이 인터포저는 패키지 기판 (328) 상에 실장된다. 솔더 접속부 (332), TSV (334), 어레이 (336) 에 있는 솔더 접속부, 패키지 기판 (328) 의 비아 및 라우팅 배선 (미도시), 어레이 (338) 에 있는 솔더 접속부, 및 인쇄 회로 기판 (330) 의 비아 및 라우팅 배선 (미도시) 을 통해 공급 전압이 전압 튜너 (312) 에 입력된다. IC 다이들이 인터포저에 부착되고, 인터포저가 패키지 기판에 부착되고, 패키지 기판이 인쇄 회로 기판 (330) 에 부착되는 구조는 도 2에 도시되고 상술된 것과 유사할 수도 있다.
전압 튜너 (312) 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트 (314) 는 회로 층 (340) 의 일부로서 IC 다이 (322) 에 형성된다. 유사하게, 전압 튜너 (316) 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트 (318) 는 회로 층 (342) 의 일부로서 IC 다이 (324) 에 형성된다. 전압 튜너 (312) 의 입력 노드 (미도시) 는 솔더 접속부 (332) 로부터 공급 전압을 수신하고, 전압 튜너의 출력 노드 (미도시) 는 회로 층 (340) 에 있는 공급 전압 배선에 연결된다. 프로그램가능한 제어 엘리먼트 (318) 와 전압 튜너 사이의 연결은 회로 층 (342) 에 있는 신호 라인들에 의해 제공된다. 전압 튜너 (316) 및 프로그램가능한 제어 엘리먼트 (318) 는 유사하게 IC 다이 (324) 에 배치된다. 제어 엘리먼트들 (314 및 318) 은, 예를 들어, 주사 검사 회로 또는 프로그래밍 이퓨즈에 의해 프로그램될 수도 있다.
도 4는 다수의 IC 다이들, 및 패키지 기판에 부착된 각각의 전압 튜너를 갖는 IC 패키지의 단면도를 도시한다. 프로그램가능한 제어 엘리먼트들 (406 및 408) 과 함께 전압 튜너들 (402 및 404) 이 패키지 기판 (410) 상에 배치된다. IC 다이들 (412 및 414) 은 인터포저 (416) 상에 실장되고, 이 인터포저는 패키지 기판 (410) 상에 실장되고, 이 패키지 기판은 인쇄 회로 기판 (418) 상에 실장된다. IC 다이들이 인터포저에 부착되고, 인터포저가 패키지 기판에 부착되고, 패키지 기판이 인쇄 회로 기판 (418) 에 부착되는 구조는 도 2에 도시되고 상술된 것과 유사할 수도 있다.
와이어본드 (wirebond; 420) 는 전압 튜너 (402) 의 출력 노드 (미도시) 를 IC 다이 (412) 의 파워 패드 (422) 에 접속시킨다. 파워 패드는 TSV (426) 에 의해 IC 다이 (412) 의 회로 층 (424) 에 접속된다. 전압 튜너 (404) 는 유사하게 IC 다이 (414) 에 접속된다. 비아 (428), 파워 라인 (430), 비아 (432), 어레이 (434) 에 있는 솔더 접속부, 및 인쇄 회로 기판 (418) 의 비아 및 라우팅 배선 (미도시) 을 통해 공급 전압이 전압 튜너 (402) 에 입력된다. 공급 전압이 유사하게 전압 튜너 (404) 에 대한 입력으로서 제공된다.
전압 튜너들 (402 및 404) 그리고 프로그램가능한 제어 엘리먼트들 (406 및 408) 이 패키지 기판 (410) 에 표면 실장된다. 제어 엘리먼트들은, 예를 들어, 주사 검사 회로 또는 프로그래밍 이퓨즈에 의해 프로그램될 수도 있다.
도 5는 다수의 IC 다이들, 및 인쇄 회로 기판에 부착된 각각의 전압 튜너를 갖는 IC 패키지의 단면도를 도시한다. 프로그램가능한 제어 엘리먼트들 (506 및 508) 과 함께 전압 튜너들 (502 및 504) 이 인쇄 회로 기판 (510) 상에 배치된다. IC 다이들 (512 및 514) 은 인터포저 (516) 상에 실장되고, 이 인터포저는 패키지 기판 (518) 상에 실장되고, 이 패키지 기판은 인쇄 회로 기판 (510) 상에 실장된다. IC 다이들이 인터포저에 부착되고, 인터포저가 패키지 기판에 부착되고, 패키지 기판이 인쇄 회로 기판 (510) 에 부착되는 구조는 도 2에 도시되고 상술된 것과 유사할 수도 있다.
인쇄 회로 트레이스 (532) 는 전압 튜너 (502) 의 출력 노드 (미도시) 를 솔더 접속부 (534) 에 접속시킨다. 공급 전압은 인쇄 회로 트레이스 (536) 에 의해 입력 노드 (미도시) 에 접속된다. 인쇄 회로 트레이스 (538) 는 전압 튜너 (504) 의 출력 노드 (미도시) 를 솔더 접속부 (540) 에 접속시킨다. 공급 전압은 인쇄 회로 트레이스 (542) 에 의해 입력 노드 (미도시) 에 접속되고, 이 인쇄 회로 트레이스는 또 다른 인쇄 회로 트레이스 (미도시) 에 의해 트레이스 (536) 에 접속될 수도 있다.
솔더 접속부들 (544) 중의 하나, 비아 (예를 들어, 비아 (546)), 솔더 접속부들 (548) 중의 하나, 패키지 기판 (518) 에 있는 하나 이상의 비아들 및 전도성 라인들 (미도시), 및 솔더 접속부 (534) 를 통해 공급 전압이 IC 다이 (512) 에 입력되고, 이 솔더 접속부는 전압 튜너 (502) 의 출력 노드에 접속된다. 공급 전압이 유사하게 IC 다이 (514) 에 제공된다.
전압 튜너들 (502 및 504) 그리고 프로그램가능한 제어 엘리먼트들 (506 및 508) 이 인쇄 회로 기판 (510) 에 표면 실장된다. 제어 엘리먼트들은, 예를 들어, 주사 검사 회로 또는 프로그래밍 이퓨즈에 의해 프로그램될 수도 있다.
도 6은 IC 다이들 및 연관된 전압 튜너들을 갖는 반도체 패키지를 제조하기 위한 프로세스의 플로우차트이다. 블록 602 에서, 다수의 IC 다이들이 제작된다. 일 예의 응용에서, 다이들이 동일한 사양으로 구축될 수도 있다. 블록 604 에서, 각각의 다이의 속도 등급이 결정된다. 속도 등급은 IC 다이가 동작될 수도 있는 최대 클록 속도일 수도 있다. 다이들의 개개의 속도 등급들 및 구성될 반도체 패키지의 목표 전력 프로파일에 기초하여, 블록 606 에서 패키지를 제조하는데 사용될 다이들에 대해 원하는 공급 전압 레벨들이 결정된다. 목표 전력 프로파일은, 반도체 패키지가 소비해야 하는 최대 레벨의 전력을 명시할 수도 있다. 목표 전력 프로파일을 준수하기 위하여, IC 다이들 중의 하나 이상에 대한 전압 레벨이 감소될 수도 있다. 블록 608 에서, 다이들이 인터포저 상에 적층되고 다이들은 전력 노드가 각각의 전압 튜너에 연결되는 것으로 패키지가 구성된다. 전압 튜너들은 블록 610 에서 IC 다이들에 원하는 레벨의 공급 전압을 제공하도록 프로그램된다.
도 7은 위에 인용된 교시들에 따라, 하나 또는 다수의 IC 다이들로부터 제조될 수도 있는 일 예의 프로그램가능한 로직 IC 의 블록도이다. 예의 프로그램가능한 IC 는 필드 프로그램가능한 게이트 에러이 (FPGA) 이다. 하지만, 여기에 설명된 구조들 및 방법들은 FPGA 들 또는 다른 프로그램가능한 로직 IC 들에 한정되는 것이 아니라, 비프로그램가능한 IC, 부분 프로그램가능한 IC, 또는 프로그램가능한, 비프로그램가능한, 또는 부분 프로그램가능한 IC 들의 조합을 포함하는, 다른 IC 들에 적용될 수 있다.
FPGA 들은 어레이에 여러 상이한 유형들의 프로그램가능한 로직 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7은, 멀티 기가비트 트랜시버 (MGT 701), 구성가능 로직 블록 (CLB 702), 랜덤 액세스 메모리 블록 (BRAM 703), 입력/출력 블록 (IOB 704), 구성 및 클록킹 로직 (CONFIG/CLOCKS 705), 디지털 신호 프로세싱 블록 (DSP 706), 특수 입력/출력 블록 (I/O 707), 예를 들어, 이를테면, 클록 포트, 및 다른 프로그램가능한 로직 (708) 이를테면 디지털 클록 관리자, 아날로그-디지털 변환기, 시스템 모니터링 로직 및 기타 등등을 포함한 다수의 상이한 프로그램가능한 타일들을 포함하는 FPGA 아키텍처 (700) 를 예시한다. 일부 FPGA 는 또한 전용 프로세서 블록 (PROC 710) 및 내부 및 외부 재구성 포트 (미도시) 들을 포함한다.
일부 FPGA 에서, 각각의 프로그램가능한 타일은, 각각의 인접한 타일에 있는 대응하는 인터커넥트 엘리먼트와 주고 받는 표준화된 접속부들을 갖는 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트 (INT 711) 를 포함한다. 그러므로, 함께 취해진 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트들은 예시된 FPGA 를 위한 프로그램가능한 인터커넥트 구조를 구현한다. 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트 (INT 711) 는 또한, 도 7의 상단에 포함된 예들에 의해 나타낸 바처럼, 동일한 타일 내의 프로그램가능한 로직 엘리먼트와 주고 받는 접속부들을 포함한다.
예를 들어, CLB 702 는, 사용자 로직과 함꼐 단일 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트 (INT 711) 를 구현하도록 프로그램될 수 있는 구성가능 로직 엘리먼트 (CLE 712) 를 포함할 수 있다. BRAM 703 는 하나 이상의 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트들에 더하여 BRAM 로직 엘리먼트 (BRL 713) 를 포함할 수 있다. 통상적으로, 타일에 포함된 인터커넥트 엘리먼트들의 수는 타일의 폭에 의존한다. 도시된 FPGA 에서, BRAM 타일은 5개의 CLB 들과 동일한 폭을 갖지만, 다른 수 (예를 들어, 4개) 도 사용될 수 있다. DSP 타일 (706) 은 적절한 수의 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트들에 더하여 DSP 로직 엘리먼트 (DSPL 714) 를 포함할 수 있다. IOB 704 는 예를 들어, 1개 사례 (instance) 의 프로그램가능한 인터커넥트 엘리먼트 (INT 711) 에 더하여 2개 사례의 입력/출력 로직 엘리먼트 (IOL 715) 를 포함할 수 있다. 당업자에게 명확한 바처럼, 예를 들어, I/O 로직 엘리먼트 (715) 에 접속된 실제 I/O 패드들은, 다양한 예시된 로직 블록들의 위에 층을 이룬 금속을 이용하여 제조되고, 통상적으로 입력/출력 로직 엘리먼트 (715) 의 영역에 한정되지 않는다.
도시된 FPGA 에서, (도 7에 음영으로 나타낸) 다이의 중심 근처의 수평 영역은 구성, 클록 및 기타 제어 로직에 사용된다. 이 수평 영역으로부터 연장되는 수직 영역들 (709) 은 FPGA 의 너비를 가로질러 클록들 및 구성 신호들을 분배하는데 사용된다.
도 7에 예시된 아키텍처를 이용한 일부 FPGA 들은, FPGA 의 대 부분을 구성하는 규칙적 행 구조를 방해하는 추가 로직 블록들을 포함한다. 추가 로직 블록들은 프로그램가능한 블록들 및/또는 전용 로직일 수 있다. 예를 들어, 도 7에 나타낸 프로세서 블록 (PROC 710) 은 CLB 및 BRAM 들의 여러 행들에 걸쳐 있다.
도 7은 예시적인 FPGA 아키텍처만을 예시하도록 의도되었다. 행에 있는 로직 블록들의 수, 행들의 상대 높이, 행들의 수 및 순서, 행들에 포함된 로직 블록들의 유형들, 로직 블록들의 상대 크기, 및 도 7의 상단에 포함된 인터커넥트/로직 구현들은 순전히 예시적인 것이다. 예를 들어, 실제 FPGA 에서, 사용자 로직의 효율적인 구현을 가능하게 하기 위하여 하나보다 많은 인접 행의 CLB 들이, 그 CLB 들이 어디에 나타나든지, 통상적으로 포함된다.
양태들 및 특징들이 일부 경우에 개개의 도면들에서 기재될 수도 있지만, 하나의 도면으로부터의 특징들이 또 다른 도면의 특징들과 조합될 수도 있다는 것이 인식될 것이며, 그 조합이 조합으로서 명시적으로 보여지거나 또는 명시적으로 설명되어 있지 않더라도, 그러하다.
개시된 특징들은 다양한 반도체 패키지에 적용가능한 것으로 생각된다. 다른 양태들 및 특징들이 본 명세서의 고려로부터 당업자에게 분명해질 것이다. 본 명세서 및 도면들은 예들로서만 고려되도록 의도되었으며, 본 발명의 진정한 범위는 이하의 청구항들에 의해 나타내어진다.

Claims (15)

  1. 반도체 패키지에 있어서,
    인터포저;
    상기 인터포저 상에 배치되고 상기 인터포저를 통해 상호연결된 복수의 집적 회로(IC) 다이들로서, 상기 복수의 IC 다이들 중 제1 IC 다이는 상기 IC 다이들 중 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도(clock speed rating)보다 더 큰 정격 클록 속도를 가지는 것인 복수의 집적 회로(IC) 다이들; 및
    상기 복수의 IC 다이들에 각각 연결된 복수의 프로그램가능한 전압 튜너들을 포함하고,
    상기 복수의 전압 튜너들 중의 제1 전압 튜너는 상기 제1 IC 다이에 연결되고,
    상기 제1 전압 튜너는 상기 제1 전압 튜너에 입력되는 전압의 전압 레벨을 감소시키고 상기 제1 IC 다이로 그 감소된 전압을 출력하도록 프로그램되는 것인 반도체 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전압 튜너들 중 상기 제1 전압 튜너 이외의 전압 튜너들은, 각각의 IC 다이에 변화 없이 입력 전압을 제공하도록 프로그램되는 것인 반도체 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전압 튜너들 중 각각의 전압 튜너는 상기 전압 튜너에 입력되는 전압을 감소시키고 그 감소된 전압을 각각의 IC 다이에 출력하도록 프로그램되는 것인 반도체 패키지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 튜너들은 상기 인터포저에 배치되는 것인 반도체 패키지.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 튜너들은 상기 복수의 IC 다이들에 배치되는 것인 반도체 패키지.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    패키지 기판을 더 포함하고,
    상기 인터포저는 상기 패키지 기판 상에 배치되고 상기 전압 튜너들은 상기 패키지 기판 상에 배치되는 것인 반도체 패키지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전압 튜너들은 상기 IC 다이들에 와이어본딩되는 것인 반도체 패키지.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IC 다이들은 기능적으로 동등한 것인 반도체 패키지.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IC 다이들은 필드 프로그램가능한 게이트 어레이들인 것인 반도체 패키지.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IC 다이들은 기능적으로 상이한 것인 반도체 패키지.
  11. 전자 시스템을 구축하는 방법에 있어서,
    복수의 IC 다이들의 각각의 정격 클록 속도를 결정하는 단계;
    상기 전자 시스템의 각각의 정격 클록 속도 및 목표 전력 프로파일에 기초하여 상기 복수의 IC 다이들에 대한 각각의 전압 레벨을 결정하는 단계;
    상기 IC 다이들을 인터포저에 부착하는 단계;
    상기 인터포저 상의 상기 IC 다이들의 각각을 복수의 전압 튜너들 중 각각의 전압 튜너에 연결하는 단계; 및
    상기 인터포저 상의 상기 IC 다이들 중 하나에 각각의 전압 레벨을 공급하도록 각각의 전압 튜너를 각각 프로그래밍하는 단계
    를 포함하는 전자 시스템을 구축하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 IC 다이들 중 제1 IC 다이는 상기 IC 다이들 중 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 가지며;
    상기 IC 다이들을 각각의 전압 튜너에 연결하는 단계는 상기 인터포저 상의 제1 IC 다이에 상기 복수의 전압 튜너들 중 제1 전압 튜너를 연결하는 단계를 포함하고;
    상기 프로그래밍하는 단계는 입력 전압 레벨을 감소시키고 그 감소된 전압을 상기 제1 IC 다이에 출력하도록 상기 제1 전압 튜너를 프로그래밍하는 단계를 포함하는 것인 전자 시스템을 구축하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로그래밍하는 단계는, 각각의 IC 다이에 변화 없이 입력 전압을 제공하도록 상기 복수의 전압 튜너들 중 상기 제1 전압 튜너 이외의 전압 튜너들을 프로그래밍하는 단계를 포함하는 것인 전자 시스템을 구축하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로그래밍하는 단계는, 입력 전압을 감소시키고 그 감소된 전압을 각각의 IC 다이로 출력하도록 상기 복수의 전압 튜너들 중 상기 제1 전압 튜너 이외의 각각의 전압 튜너를 프로그래밍하는 단계를 포함하는 것인 전자 시스템을 구축하는 방법.
  15. 전자 시스템에 있어서,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판에 실장된 반도체 패키지로서, 상기 반도체 패키지는,
    패키지 기판;
    상기 패키지 기판 상에 배치된 인터포저; 및
    상기 인터포저 상에 배치되고 상기 인터포저를 통해 상호연결된 복수의 집적 회로(IC) 다이들을 포함하고, 상기 복수의 IC 다이들 중 제1 IC 다이는 상기 IC 다이들 중 또 다른 IC 다이의 정격 클록 속도보다 더 큰 정격 클록 속도를 가지는 것인, 상기 반도체 패키지; 및
    상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상기 복수의 IC 다이들에 각각 연결된 복수의 프로그램가능한 전압 튜너들
    을 포함하고,
    상기 복수의 전압 튜너들 중 제1 전압 튜너는 상기 제1 IC 다이에 연결되고,
    상기 제1 전압 튜너는 상기 제1 전압 튜너에 입력되는 전압의 전압 레벨을 감소시키고 그 감소된 전압을 상기 제1 IC 다이로 출력하도록 프로그램되는 것인 전자 시스템.
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