TWI260488B - An integrated circuit package with on-package detachable voltage regulation module and a computer system using the same - Google Patents

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TWI260488B
TWI260488B TW093132993A TW93132993A TWI260488B TW I260488 B TWI260488 B TW I260488B TW 093132993 A TW093132993 A TW 093132993A TW 93132993 A TW93132993 A TW 93132993A TW I260488 B TWI260488 B TW I260488B
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Debendra Mallik
Priyavadan Patel
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Description

1260488 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關係於電腦系統,更明確但並不限定於用 於電壓調整模組之封裝設計。 【先前技術】 電腦系統之一重點爲電源提供。一般而言,受調整之 電力必須供給至各種系統元件,例如週邊裝置、電路板、 及積體電路。在一典型架構中,電源被用以將交流(AC ) 輸入轉換爲各種直流(D C )電壓輸出,以供給至該電腦系 統。電源提供某一程度的電力調整,以用於各種的系統元 件。然而,爲電源所提供之電力調整對於供電例如系統處 理機的重要元件顯然不足。 爲了提供加強之電力調整,很多系統使用一特殊架構 的電壓調整器或電壓調整模組(VRM )。電壓調整器或 VRM接收來自電源的”預調整”DC輸入,並進一步調整輸 入’以移除暫態電壓等等。此電力調整功能係藉由使輸入 電壓通過各種濾波元件,包含被動及/或主動濾波元件加 以完成。對於一電壓調整器,電壓調整元件係直接安裝在 主機板(或其他電路板)上,而對於V RM,則電壓調整元 件被安裝在分開之板,該板係經由一連接器而耦接至主機 板(或其他電路板)者。對於很多伺服器,VRM爲一可拆 卸模組’其係經由一連接器耦合至主機板,該連接器利用 一內建定鎖機制以將該模組固定於定位。 -4- (2) 1260488 一典型電壓調整益女裝十係被顯不於第ia圖中。 在此例子中,電壓調整器元件1 〇〇係被安裝至一主機板 102。一"笔源(未不出)也被親合至主機板102,並經由形 成在主機板上之相關電力面/軌跡(未示出)提供輸入電 力給電壓調整元件1 0 0。一處理機封裝1 〇 4係經由一插座 1 0 6耦合至主機板1 0 2。典型地,插座1 〇 6係使用一銲錫 迴銲製程安裝至主機板1 0 2上,造成多數銲錫接點1 〇 8。 一般而言,插座106可以包含傳統插座式連接器或一零插 力(ZIF )連接器,其任一個均包含多數插座接線1 〇 9。 處理機封裝1 0 4包含一封裝基材1 1 〇、一處理機晶粒 112、一整合式熱散播器(IHS) 114及一散熱器116。在 處理機晶粒1 1 2的下面經由多數錫球1 1 8被”倒裝,,至封裝 基材1 1 〇。處理機晶粒的頂面則經由一熱膏1 2 0被熱锅合 至IHS1 14。散熱器1 16通常被耦合至IHS1 14,以在元件 間例如經由一熱膏1 2 2而支援一優良的熱傳遞。這些耦合 機構更包含銲錫及機械安裝技術,例如安裝夾等等。 另一傳統電壓調整器設計係如第1 b圖所示。在此設 計中,VRM 124包含一被安裝在電路板126上之電壓調整 元件100A,其係經由連接器128耦合至主機板102。 該等傳統電壓調整器及VRM安裝設計有若干缺點。 首先,因爲電壓調整元件或VRM被耦合至主機板,所以 ,其必須將電力由被調整之電壓輸出經由主機板發送至處 理機。隨著處理機速度增加,功率消耗也對應增加。因爲 供應至處理機之電壓(例如3 .3伏)必須保持爲低,所以 (3) 1260488 在主機板中之經由電力軌跡所產生之熱已經隨著處理機電 力消耗增加而對應增加。這造成主機板電力軌跡過熱及在 銲錫接點1 08及/或插座接線上之熱應力。 其他缺點有關於機械考量。典型地,VRM被放置在環 境中,其經由一或多數風扇,利用強迫的對流冷卻。在 VRM及/或其他系統元件上之氣流可以造成機械諧振。這 些諧振隨後將被耦合至VRM及主機板間之連接,造成連 接故障。 【發明內容及實施方式】 於此將說明可拆卸封裝電壓調整模組的實施例。於以 下說明中,說明了各種特定細節,以提供對本發明實施例 的全盤了解。然而,熟習於本技藝者可以了解,本發明可 以在沒有該特定細節或其他方法、元件及材料等加以實施 。於其他例子中,已知結構、材料或操作並未被詳細說明 ’以避免對本發明之限定。 Φ 於本說明中,有關” 一實施例”係表示一有關於該實施 例之特定特性、結構或特徵,並被包含在本發明之至少一 實施例中。因此,於本說明書中所出現之,,一實施例,,並不 _ 全部表示同一實施例。再者,特定細節、結構或特徵可以 在一或多數實施例中,以任一方式加以組合。 依據本發明原理,於此所揭示之封裝設計之實施例係 將一電壓調整模組或電壓調整元件放置接近一處理機或類 似高功率積體電路,以加強機械強度同時降低熱產生及在 -6- (4) 1260488 先前技藝中之故障模式。封裝設計包含具有封裝體式VRM (或VRM元件)的封裝體,以免除需要提供分開之安裝 件,用於在系統主機板上之V R Μ或V R Μ元件。 包含本發明之第一組例示實施例的1C封裝2 00Α及 2 00Β的細節係被顯示在第2a-c圖中。如於第2a及2b圖 所示,1C封裝200A及200B之下部份的很多封裝元件係 類似於有關第1 a及1 b圖所示之傳統封裝設計所述者。與 第1 a及1 b圖類似標號的元件包含一主機板1 〇2 A (類似 於102,但沒有VRM元件或VRM連接器)、一插座1〇6 、一銲錫接點1 0 8、插座接線1 0 9、熱膏1 2 0、一基材 1 1 0 A (類似於基材1 1 〇,但在其頂部有不同電氣佈局)、 處理機晶粒1 1 2及錫球1 1 8,用以將處理機晶粒倒裝至基 材。 然而,不同於第1 a及1 b圖之傳統封裝設計,於此所 揭示之每一實施例包含一 VRM (或VRM元件),其係包 含作爲1C封裝的一部份,而不是耦接至主機板等之元件 組或分離之部件。例如,1C封裝200 A包含附著至整合式 熱散播器2 0 4,其隨後經由錫球2 1 4附著至基材1 1 〇 a。於 第2a圖所示之實施例中,VRM202之元件208係安裝至一 印刷電路板(P C B ) 2 1 0,其經由多數結件耦合至I η S 2 0 4 。一般而言,結件2 1 2可以包含任意類型之結件,其係適 用以耦合一小PCB至IHS 2 04者,包含但並不限定於螺紋 結件(例如螺絲)、鉚釘、插銷、夾等等。於第2 b圖中 之Ϊ C封裝2 0 0 B之貫施例利用一類似架構,除了第二 (5) 1260488 VRM2 02’(或VRM元件組)係被耦接至IHS204的背面。 一般而言,IC封裝2 0 0 B之實施例係爲例示架構,其中, V RM組件的部份係被位在封裝外型旁的一個以上之區域。 V R Μ女裝技術的其他細節係被顯示於第2 c圖。 於此所揭示之每一實施例的重要考量爲提供在 VRM 及相關元件間之電氣連接。例如,在1C封裝與VRM間之 連接點(例如連接器1 0 8 )有需要一電氣路徑,以供給輸 入電力至VRM。另外,在VRM輸出與基材1 10Α間需要 一電氣路徑,使得基材1 1 0 Α可以提供適當之電力輸入, 或選用地,提供控制輸入/輸出(I/O )信號給處理機晶粒 112° 有作爲熱消散機構及內連線構件之整合型熱散播器 2 04在其中之例示電氣連接佈局係如第2d及2e圖所示。 於一實施例中,在IHS 2 04與基材101 A間之電連接係由多 數錫球或接頭2 1 4的機構所提供。錫球2 1 4具有兩目的: 1 )在軌跡及/或IHS 2 04主體間之電氣連接;及2 )穩固地 將IHS (及散熱器116 )安裝至1C封裝的其他部份之機構 。也可以使用其他類型之連接,例如線黏結、匹配連接器 等等。當使用這些類型之連接時,將需要提供另一機構, 以將IHS固定至基材,例如一高強度環氧或機械組件(例 如夾組件、結件等)。 於第2d圖之實施例中,IHS204之主體被用以提供電 連接至共同地端,有效地作爲一接地面。這係以加寬的虛 線216所示,但可以了解的是,當ms之主體被使用作爲 (6) 1260488 一接地面時,其可以提供一鄰近之電氣連接 當IHS204被接地時,在電氣連接至IHS204 之點間完成接地連接。例如,如第2 a圖剖 球214A及2] 4B係被電氣耦接至IHS204之 錫球被連接至地端,則IHS 2 04隨後將也被連 同時,一分離之內連線層或多數層2 1 8 形成在層中之相關電軌跡,而發送電源輸入 控制I/O信號於VRM202與基材1 1 0A之間 體一般爲導電材料所作成(若有必要,IHS 接地面),所以,需要有一絕緣層222被放 218與IHS204之主體之間。內連線層218 單一層,也可以類似於用於多層P CB中之多 式,包含多數層。一般而言,內連線層將包 用以至少來自 VRM之電力輸出。於部份例 跡也被提供以提供用於控制通過於處理機與 信號的電氣連接。如第2 d及2 e圖所示之連 對應於包含在內連線層2 1 8中之佈局軌跡。 輸入軌跡223、電源輸出軌跡224及控制I/O 該IHS組件(即主體、絕緣層220及內 可以使用任一之已知電路形成技術加以形成 實施例中,I H S 2 0 4之主體包含例如銅之金; 傳統半導體製程,被塗覆以一例如二氧化矽 緣層。由例如銅、銀或金之金屬所作成之多 使用另一已知形成電軌跡的製程,例如低壓 路徑。這可以 之VRM202中 面圖所示,錫 下側。若這些 接至地端。 係被用以經由 、電源輸出及 。因爲IHS主 係被使用作爲 置在內連線層 大致可以包含 數路徑層的方 含電路徑層, 子中,其他軌 VRM間之I/O 續線電路軌跡 這些包含電源 軌跡226。 連線層2 1 8 ) 。例如,於一 屬,其係使用 (S i 0 2 )的絕 數電軌跡然後 氣相沉積或化 -9- (7) 1260488 學蝕刻,加以形成在Si02上。 第2 d及2 e圖所示之虛線2 2 8顯示形成在基材內(或 上)之電路徑,該等路徑一端被耦接至錫球2 1 4並被用以 連接電源輸出軌跡2 24及控制I/O軌跡226 (經由個別錫 球2 1 4耦接)至(經由銲錫凸塊1 1 8 )形成在處理機晶粒 1 1 2下側上之適當墊。這些電路徑包含一組接點,其電氣 耦接基材(及IHS 204 )與處理機晶粒。這些軌跡可以內 藏在與電源輸入軌跡同一層,或者,可以佔用一或多數分 離層。 第2d圖之實施例的另一架構係示於第2e圖。於此架 構中,接地輸入經由形成在連接佈局面2 1 8中之錫球 214C及D與接地軌跡23 0而耦接至VRM202。於一實施 例中,接地軌跡23 0包含分開之接地面,其係形成在連接 佈局面2 1 8的分開層中。或者,接地軌跡2 3 0也可以佔用 與電源及I/O軌跡相同的層中。於部份例子中,吾人想要 將用以處理機晶粒之接地與用於系統其他部份之接地分隔 。第2e圖之實施例完成此作用。 一般而言,VRM202之PCB210可以經由任一傳統連 接技術,而耦接至爲IHS 2 04所提供的各種軌跡、電源及 接地面。這些包含但並不限定於線黏結、匹配連接器及銲 錫接點。爲了例示目的,這些連接係被顯示爲接線2 3 2。
於相當於本發明第二組實施例的1C封包3 00 A及 3 0〇B係分別被顯示在第3a及3b圖中。在這些架構中, (用於1C封裝300A之)單一 VRM302或一對(用於1C -10- (8) 1260488 封裝3 00B之)VRM3 02及3 0 2,被安裝在IHS 3 04之頂側。 VRM3 02及VRM3 02’係經由邊緣連接器3 06及3 0 6,而電氣 耦接至形成在IH S 3 04下側上之內連線層21 8A中之電軌跡 。一般而言,邊緣連接器3 06及3 0 6’可以包含類似於用於 個人電腦(PC )插入卡之連接器類型,其中,個別連接器 係被安排在連接器的內側上並被架構以連接至形成在P C 插入卡邊緣。或者,一軟性纜(未示出)可以被用以替換 邊緣連接器。或者,也可以使用一側接腳式連接器。一般 而言,1C封裝300A及300B之具有與第la-b及2a-b圖之 元件相同參考號的其他元件係執行與先前元件相同之功能 〇 相關於本發明第三組實施例的1C封裝4 00 A及400B 係分別顯示在第4a及4b圖中。一般而言,1C封裝400A 及400B之具有與第la-b及2a-b圖之元件相同參考號的 其他元件係執行與先前元件相同之功能。在這些架構中, (用於1C封裝400A之)單一 VRM402或(用於1C封裝 400B之)一對VRM402及402’係耦接至IHS404之一端或 兩端,使得 VRM的 PCB係實質平行 IHS。VRM402及 VRM402’係經由邊緣耦接器406及406’電耦接至形成在 I H S 4 0 4下側中之內連線層2 1 8 B中之電軌跡。一般而言, 邊緣耦接器406及406’可以包含類似於邊緣連接器的架構 ,其在一側提供連接機構。於一實施例中,一軌性纜(未 顯示)可以用以提供至VRM的電連接,同時,緣耦接器 4 06及4 06’包含機械聯結件,其係單獨用作機械耦接 -11 - (9) (9)1260488 VRM402及402’至IHS404。一般而言,具有與第la-b及 2 a-b圖之元件相同參考號的其他元件係執行與先前元件相 同之功能。 第5圖例示電腦系統5 0 0之實施例,其中,可以使用 本發明實施例者。電腦系統5 0 0大致爲例示各種電腦裝置 ,包含個人電腦、膝上型電腦、工作站、伺服器等等。爲 了簡明起見,於此只討論電腦系統的基本元件。電腦系統 5 00包含一機殻5 02,其包圍各種元件,例如,軌碟機504 、硬碟機506、電源507、及主機板508。電源507提供電 力給主機板及附著至其上之元件,與各種週邊裝置,例如 軌蹀機504及硬碟機506。硬碟機506可以包含一單一單 元或多數單元,並可以選用地內藏在電腦系統5 00外。主 機板5 0 8包含一記憶體510,使用1C封裝200A (如所示 )耦接至一或多數處理機封裝。記憶體5 1 0可以包含但並 不限定於動態隨機存取記憶體(SRAM )、同步動態隨機 存取記憶體(S D R A Μ ) 、R a m b u s動態隨機存取記憶體( RDRAM )等等。1C封裝200A包含相關於一微處理機的處 理機晶粒,包含但並不限定於CI S C (複雜指令集運算) 處理機,例如英特爾公司之x8 6、Pentium、或Itanium族 處理機、摩托羅拉系微處理機、或RIS C (精簡指令集運 算)處理機,例如昇陽之SPARC處理機等等。
包含有監視器5 1 4,用以顯示爲電腦系統5 0 0所執行 之韌體、軟體程式及程式模組所產生之圖形及文件。滑鼠 5 1 6 (或其他指示裝置)也可以被連接至一串列埠、U S B -12- 1260488 do) (通用串列匯流排)埠等之其他連接至處 排埠。一鍵盤5 1 8係以類似於滑鼠5 1 6甶 板5 0 8 ’以用以輸入文字及命令。於一實 統5 0 0同時也包含一網路介面卡(NIC) 介面(未示出),用以將電腦系統5 0 0 5 22,例如區域網路(LAN )、廣域網路 際網路。 電腦系統 5 00可以選用包含一光锚 5 24,其中可以插入 CD-ROM,使得例如 行檔案及在碟片上之資料可以被讀取或傳 及/或硬碟506。在電腦系統5 00中,也可 記憶體儲存裝置。 於本發明上述之例示實施例中,包含 不是用以限制本發明如所述之形式。本發 子係作例示目的,熟習於本技藝者所了解 範圍內的等效修改仍有可能。 這些修正可以在上述詳細說明的教導 下申請專利範圍所用之名詞並不是用以限 與申請專利範圍所揭示之特定實施例。相 範圍係由以下申請專利範圍所決定’其係 圍等效的解釋加以建立。 【圖式簡單說明】 第la及lb圖爲先前技藝中常見之{| 理機5 1 2的匯流 方式連接至主機 施例中,電腦系 5 2 0或內建NIC 連接至電腦網路 (WAN )、或網 ;(CD-ROM )機 作業系統之可執 送入記憶體5 1 0 以包含其他大量 摘要所述者,並 明之實施例及例 ,其他在本發明 下加以完成。以 定本發明至說明 反地,本發明之 依據申請專利範 統IC封裝設計 -13- (11) 1260488 的剖面圖; 第2a及2b圖爲依據本發明實施例之第一組例示IC 封裝設計的剖面圖; 第2 c圖爲一平面圖,例示電壓調整模組係如何連接 至整合式熱散播器的細節; 第2 d及2 e圖顯示依據本發明各實施例之形成在內連 線件之內連線層中之內連線佈局; 第3 a及3 b圖顯示依據本發明一實施例之第二組例示 封裝設計的剖面圖; 第4a及4b圖爲依據本發明一實施例之第三組例示IC 封裝設計的剖面圖;及 第5圖爲本發明1C封裝實施例可以使用之例示電腦 系統的示意圖。 【主要元件符號說明】 1 0 0 :電壓調整元件 102 :主機板 104 :封裝 1 06 :插座 108 :銲錫接點 1 1 〇 ··封裝基材 1 1 2 :處理機晶粒 1 1 4 :整合式熱散播器 1 1 6 :散熱器 -14- (12) (12)1260488 1 1 8 :錫球 120 :熱膏 1 22 :熱膏 124: VRM 1 2 6 :電路板 1 2 8 :連接器 200A,B: 1C 封裝 1 〇 2 A :主機板 1 1 0 A :基材
1 〇 9 :插座接線 202,202’ : VRM 2 0 8 :元件 2 1 0 :印刷電路板 204 : IHS 2 1 2 :結件 2 1 4,2 1 4 A - D :錫球 2 1 6 :虛線 2 1 8 :內連線層 2 2 2 :絕緣層 2 2 4 :輸出軌跡 226 :控制I/O軌跡 2 2 0 :絕緣層 2 3 0 :接地軌跡 2 3 2 :接線 -15- (13) (13)1260488
3 0 0 A,B : I C 封裝 3 02,3 02’ : VRM 3 04 : IHS 3 0 6,3 0 6 ’ :邊緣連接器 400A,B: IC 封裝
402,402’ : VRM 404 : IHS 4 0 6,4 0 6 ’ :邊緣耦接器 5 0 0 :電腦系統 5 02 :機殼 5 04 :軟碟機 5 0 6 :硬碟 5 0 7 :電源 5 〇 8 :主機板 5 1 0 :記憶體 5 1 2 :處理機 5 1 4 :監視器 5 1 6 :滑鼠 5 1 8 :鍵盤 5 2 0 :網路介面卡 5 2 2 :電腦網路 5 24 :光碟機

Claims (1)

1260488
;冢丨正替换’ _______— (1) 十、申請專利範圍 附件4 :第9 3 ] 3 2 9 9 3號專利申請案 中文申請專利範圍1替換本 民國95年5月18曰修正 1 · 一種具有封裝上可拆卸電壓調整模組之積體電路 (IC )封裝結構,包含: 一 IC晶粒; 一基材,其以可操作方式耦接至1C晶粒,包含第一 組接點,耦接在基材與IC之間,和第二組接點’耦接至 連接器或印刷電路板之一; 一電壓調整模組(VRM ),以提供已調節電壓給1C 晶粒;及 一內連線構件,耦接於該VRM與該基材之間,提供 多數電氣路徑,以使得VRM可以電耦接至在基材上之第 一組與第二組接點之至少一部份。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之IC封裝結構,其中 該內連線構件包含一整合式熱散播器,其係熱耦接至該1C 晶粒。 3.如申請專利範圍第2項所述之1C封裝結構,更包 含一散熱器,熱耦接至該整合式熱散播器。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之IC封裝結構,更包 含一插座’該基材係經由耦接至該第二組連接器的多數接 腳而可操作地耦接至該插座。 (2) (2)1260488 5,如申請專利範圍第]項所述之1C封裝結構,其中 該1C晶粒係經由多數作爲第一組接點的銲鍚凸塊,而被 倒裝黏結至基材。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之封裝結構,其中 該內連線構件係經由多數銲錫接頭耦接至基材。 7.如申請專利範圍第1項所述之1C封裝結構,其中 該內連線構件包含一導電體,其作用爲電氣耦接至VRM 之接地或電源面之一及來自基材上之第一及第二組連接器 的至少一連接器。 8 ·如申請專利範圍第6項所述之I c封裝結構.,其中 該內連線構件包含至少一內連線層,其中形成有電氣路徑 的一部份,該至少一內連線層係與該導電體分隔開一絕緣 層。 9·如申請專利範圍第1項所述之1C封裝結構,其中 該電氣路徑包含在用於1C晶粒及VRM之控制輸入/輸出 接線間提供內連線的路徑。 1 0·如申請專利範圍第1項所述之1C封裝結構,其 中該1C晶粒包含一處理機晶粒。 11. 如申請專利範圍第1項所述之1C封裝結構,其 中該VRM係經由至少一結件耦接至該內連線構件。 12. 如申請專利範圍第〗項所述之1C封裝結構,其 中該VRM係經由一邊緣連接器電氣耦接至該內連線構件 〇 13. 如申請專利範圍第1項所述之IC封裝結構,其 ^2- 1260488
(3) 一 … 中該VRM係經由一並列耦接件耦接至該內連線構件。 14. 如申請專利範圍第1項所述之IC封裝結構’更 包含耦接至該內連線構件的第二VRM。 15. 如申請專利範圍第1項所述之IC封裝結構’其 中該VRM包含一印刷電路板,其上安裝有多數電壓調整 元件,及該VRM係以可拆卸方式耦接至該內連線構件。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之1C封裝結構,其 中該VRM包含一耦接至該印刷電路板的連接器,VRM係 經由該印刷電路板電耦接至該內連線構件。 17.如申請專利範圍第1項所述之1C封裝結構,其 中該VRM係以至少一線黏結而電氣耦接至該內連線構件 〇 1 8 ·如申請專利範圍第1項所述之1C封裝結構,其 中該內連線構件係以至少一線黏結而電耦接至該基材。 19· 一種具有封裝上可拆卸電壓調整模組之積體電路 (1C)封裝結構,包含: 處理機構; 一基材,該處理機構係耦接至該基材; 電壓調整機構,用以提供已調整電壓給該處理機構; 內連線機構,用以電耦接電壓調整機構至該處理機構 ;及 連接機構,用以提供多數電連接至該基材。 20·如申請專利範圍第〗9項所述之1C封裝結構,其 中該內連線機構包含一整合式熱散播器,其係熱耦接至該 (4) (4)1260488 處理機構。 2 1 ·如申請專利範圍第20項所述之1C封裝結構,更 包含熱散逸機構熱耦接至該整合式熱散播器。 22 ·如申請專利範圍第1 9項所述之1C封裝結構,其 中該內連線機構包含一導電體,其作用爲電氣耦接至VRM 及處理機構的接地或電源面之一。 23 ·如申請專利範圍第1 9項所述之1C封裝結構,其 中該內連線機構包含至少一內連線層,其中形成有多數電 軌跡,以在VRM及基材間提供內連線。 24.如申請專利範圍第19項所述之1C封裝結構,其 中該內連線機構包含內連線,用以電耦接在VRM與處理 機構間之輸入/輸出信號。 25·如申請專利範圍第19項所述之1C封裝結構,更 包含一第二電壓調整機構耦接至該內連線機構,用以提供 已調整電壓給處理機構。 26· —種使用具有封裝上可拆卸電壓調整模組之電腦 系統,包含: 一主機板; 一電源,供給電力給該主機板;及 一處理機封裝,可操作地耦接至該主機板,包含: 一處理機晶粒; 一基材,其可操作地耦接至該處理機晶粒,包含第一 組接線,耦接於基材與處理機晶粒之間,及第二組接點, 電氣耦接至該主機板; -4- 1260488
(5) 一電壓調整模組(VRM ),反應於爲電源所提供之電 氣輸入’提供已調整電壓給處理機晶粒;及 一內連線構件,耦接於VRM與基材之間,提供多數 電氣路徑,以使得VRM電氣耦接至該基材上之第一組及 第二組接點的至少一部份。 27·如申請專利範圍第26項所述之電腦系統,其中 _內連線構件包含一整合式熱散播器,其中熱耦接有該處 ί里機晶粒,更包含一散熱器,熱耦接至該整合式熱散播器 〇 28·如申請專利範圍第.26項所述之電腦系統,其中 該處理機晶粒係經由也作爲第一組接點的多數銲錫凸塊, 倒裝黏結至該基材。 29.如申請專利範圍第26項所述之電腦系統,其中 該電壓調整模組包含一印刷電路板,以安裝有多數電壓調 整元件。 30·如申請專利範圍第26項所述之電腦系統,其中 該處理機封裝係經由一插座式連接器耦接至該主機板
TW093132993A 2003-11-04 2004-10-29 An integrated circuit package with on-package detachable voltage regulation module and a computer system using the same TWI260488B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11616019B2 (en) 2020-12-21 2023-03-28 Nvidia Corp. Semiconductor assembly

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8143108B2 (en) * 2004-10-07 2012-03-27 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of dissipating heat from thin package-on-package mounted to substrate
US20020121707A1 (en) * 2001-02-27 2002-09-05 Chippac, Inc. Super-thin high speed flip chip package
US6921462B2 (en) 2001-12-17 2005-07-26 Intel Corporation Method and apparatus for producing aligned carbon nanotube thermal interface structure
US7091586B2 (en) 2003-11-04 2006-08-15 Intel Corporation Detachable on package voltage regulation module
US7456052B2 (en) * 2003-12-30 2008-11-25 Intel Corporation Thermal intermediate apparatus, systems, and methods
US7180174B2 (en) * 2003-12-30 2007-02-20 Intel Corporation Nanotube modified solder thermal intermediate structure, systems, and methods
US7345359B2 (en) * 2004-03-05 2008-03-18 Intel Corporation Integrated circuit package with chip-side signal connections
US7271034B2 (en) * 2004-06-15 2007-09-18 International Business Machines Corporation Semiconductor device with a high thermal dissipation efficiency
US7145782B2 (en) * 2004-07-16 2006-12-05 Intel Corporation Reducing loadline impedance in a system
US7235880B2 (en) * 2004-09-01 2007-06-26 Intel Corporation IC package with power and signal lines on opposing sides
US7278853B1 (en) 2006-06-20 2007-10-09 International Business Machines Corporation Power card connection structure
US20080002365A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 Ashish Gupta Socket enabled cooling of in-substrate voltage regulator
JP5259945B2 (ja) * 2006-10-30 2013-08-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 熱放散機能を備えたicソケット
US20080191794A1 (en) * 2007-02-08 2008-08-14 Mediatek Inc. Method and apparatus for tuning an active filter
US8212352B2 (en) 2007-03-28 2012-07-03 Stats Chippac Ltd. Integrated circuit package system with heat sink spacer structures
US20080237845A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Jesse Jaejin Kim Systems and methods for removing heat from flip-chip die
US7808101B2 (en) * 2008-02-08 2010-10-05 Fairchild Semiconductor Corporation 3D smart power module
US8018738B2 (en) * 2008-06-02 2011-09-13 Oracle America, Inc., Voltage regulator attach for high current chip applications
US7705447B2 (en) * 2008-09-29 2010-04-27 Intel Corporation Input/output package architectures, and methods of using same
US8716855B2 (en) * 2010-11-10 2014-05-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuit system with distributed power supply comprising interposer and voltage regulator module
US9538633B2 (en) * 2012-12-13 2017-01-03 Nvidia Corporation Passive cooling system integrated into a printed circuit board for cooling electronic components
CN103633073A (zh) * 2013-12-04 2014-03-12 江苏长电科技股份有限公司 一种可拆卸、可组装的SiP封装结构
US9787188B2 (en) 2014-06-26 2017-10-10 Intel Corporation High-frequency on-package voltage regulator
US9911723B2 (en) * 2015-12-18 2018-03-06 Intel Corporation Magnetic small footprint inductor array module for on-package voltage regulator
CN105653765A (zh) * 2015-12-23 2016-06-08 无锡江南计算技术研究所 多相vrm电源电路的四面布局方法
US11973004B2 (en) 2018-09-19 2024-04-30 Tesla, Inc. Mechanical architecture for a multi-chip module
US10827616B2 (en) * 2019-01-30 2020-11-03 Kyocera Corporation Mounting structure
US11004783B2 (en) * 2019-05-29 2021-05-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Integrated circuit chip design for symmetric power delivery
US11264358B2 (en) * 2019-09-11 2022-03-01 Google Llc ASIC package with photonics and vertical power delivery
US11276668B2 (en) 2020-02-12 2022-03-15 Google Llc Backside integrated voltage regulator for integrated circuits
US11395408B2 (en) * 2020-08-28 2022-07-19 Apple Inc. Wafer-level passive array packaging
US20210112679A1 (en) * 2020-12-22 2021-04-15 Intel Corporation System and method to help mitigate heat in an electronic device
US12082378B2 (en) * 2020-12-22 2024-09-03 Intel Corporation Thermally conductive shock absorbers for electronic devices
CN117597774A (zh) * 2021-12-23 2024-02-23 英特尔公司 集成顶侧电力输送热技术
US20230363093A1 (en) * 2022-05-05 2023-11-09 Nvidia Corp. Power regulator interfaces for integrated circuits

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5734555A (en) * 1994-03-30 1998-03-31 Intel Corporation Shared socket multi-chip module and/or piggyback pin grid array package
US5982635A (en) * 1996-10-23 1999-11-09 Concept Manufacturing, Incorporated Signal adaptor board for a pin grid array
CA2400568A1 (en) 2000-02-18 2001-09-07 David Hartke Method and apparatus for providing power to a microprocessor with integrated thermal and emi management
US6366467B1 (en) * 2000-03-31 2002-04-02 Intel Corporation Dual-socket interposer and method of fabrication therefor
US6791846B2 (en) * 2000-10-30 2004-09-14 Sun Microsystems, Inc. Power distribution system with a dedicated power structure and a high performance voltage regulator
US7091586B2 (en) 2003-11-04 2006-08-15 Intel Corporation Detachable on package voltage regulation module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11616019B2 (en) 2020-12-21 2023-03-28 Nvidia Corp. Semiconductor assembly

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Publication number Publication date
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