斜坡堆棧芯片封裝中的光學通信制造技術

描述了一種斜坡堆棧芯片封裝。該芯片封裝包括半導體管芯或芯片的垂直堆棧，所述半導體管芯或芯片在水平方向上彼此偏移從而定義階式平臺。被定位為基本上平行于階式平臺的高帶寬斜坡組件機械地耦合到半導體管芯。此外，斜坡組件包括傳遞光學信號的光學波導，以及將光學信號光學地耦合到半導體管芯中的一個半導體管芯的光學耦合組件，從而促進光學信號在半導體管芯與斜坡組件之間的高帶寬通信。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】斜坡堆棧芯片封裝中的光學通信
概括地說，本公開涉及半導體芯片封裝的設計。更具體而言，本公開涉及一種半導體芯片封裝，其包括布置在堆棧中的一組芯片以及與堆棧成一角度的斜坡組件，并且利用半導體管芯（die）傳送光學信號。
技術介紹
與連接到印刷電路板的傳統的單獨封裝的芯片相比，包括堆疊的半導體芯片的芯片封裝可以提供明顯更高的性能。這些芯片封裝還提供了某些優點，例如，在堆棧中的不同芯片上使用不同的工藝、將更高密度的邏輯和存儲器相結合以及使用更少的功率來傳輸數據的能力。例如，實現動態隨機存取存儲器（DRAM）的芯片堆?？梢栽诨仔酒惺褂酶呓饘賹佑嫈怠⒏咝阅艿倪壿嫻に噥韺崿F輸入/輸出（I/O）和控制器功能，并且對于剩余的堆棧，可以使用一組更低的金屬層計數、DRAM專門處理的芯片。通過這種方式，組合的這組芯片可以具有與以下各項相比更高的性能和更低的成本：包括使用DRAM工藝制造的I/O和控制器功能的單個芯片、包括使用邏輯工藝制造的存儲器電路的單個芯片；或者通過嘗試使用單個工藝來制造邏輯和存儲器物理結構而構造的系統。然而，可能難以獲得堆疊的半導體芯片之間的低成本、高性能（例如，高帶寬）的互連。例如，可以在芯片堆棧中的表面上的暴露的焊墊之間使用焊線來對半導體芯片進行電耦合，在芯片堆棧中，芯片彼此偏移以定義芯片邊緣的階梯。但是，雖然可以使用低成本的裝配技術來實現這些焊線，但是由此產生的焊線通常具有較低的帶寬。相反，硅通孔（TSV）通常具有與焊線相比更高的帶寬。在TSV制造技術中，芯片被處理為使得其活動面（activeface）上的金屬層中的一個或多個金屬層被導電性地連接到其背面上的新的墊。因此，在堆棧中對芯片進行粘合地連接，使得一個芯片的背面上的新的盤與相鄰芯片的活動面上的相應盤導電性接觸。然而，與焊線相比，TSV通常具有更高的成本。這是因為TSV通過芯片的活性硅層。因此，TSV占用了原本可能已經用于晶體管或布線的面積。該機會成本可能很大。例如，如果TSV的禁止或阻止直徑為20μm，并且TSV被以30μm的節距布置，則TSV消耗了硅面積的近45%。這大概使堆棧中的芯片中的任何電路的單位面積成本加倍。（實際上，由于電路通常展開以容納TSV（這浪費了更多的面積），所以開銷可能甚至更大。）此外，制造TSV通常需要額外的處理操作，這也增加了成本。因此，所需要的是一種在沒有上述問題的情況下提供堆疊的芯片的優點的芯片封裝。
技術實現思路
本公開的一個實施方式提供了一種芯片封裝。該芯片封裝包括一組半導體管芯，其在垂直方向上被布置在垂直堆棧中，所述垂直方向基本上垂直于所述垂直堆棧中的第一半導體管芯。此外，在所述第一半導體管芯之后的每一個半導體管芯在水平方向上與所述垂直堆棧中的緊前的半導體管芯偏移一偏移值，從而在所述垂直堆棧的一側處定義階式平臺。此外，芯片封裝中的斜坡組件剛性機械地耦合到所述半導體管芯。所述斜坡組件位于所述垂直堆棧的所述一側上，并且基本上平行于沿著所述階式平臺的方向，所述方向在所述水平方向與所述垂直方向之間。此外，所述斜坡組件包括：光學波導，其傳遞光學信號；以及光學耦合組件，其將光學信號光學地耦合到所述一組半導體管芯中的半導體管芯。在一些實施方式中，斜坡組件包括包含所述光學耦合組件的一組光學耦合組件。此外，所述一組光學耦合組件中的給定的光學耦合組件可以將所述光學信號光學地耦合到包括所述半導體管芯的所述一組半導體管芯中的給定的半導體管芯。注意，光學波導可以在沿著階式平臺的方向上傳遞光學信號。此外，所述光學耦合組件可以將所述光學信號重新導向所述半導體管芯的平面中。例如，所述光學信號可以通過所述半導體管芯的邊緣光學地耦合到所述半導體管芯?？商鎿Q地，所述光學耦合組件可以沿著法線將所述光學信號重新導向所述斜坡組件的表面。因此，可以在所述半導體管芯的所述表面上的位置處而不是在所述半導體管芯的邊緣處將所述光學信號光學地耦合到所述半導體管芯。此外，所述一組半導體管芯中的一對半導體管芯可以在不使用所述斜坡組件的情況下將所述光學信號從所述對中的第一半導體管芯光學地耦合到所述對中的第二半導體管芯。在一些實施方式中，所述斜坡組件被制造在除了半導體以外的材料上。此外，斜坡組件可以是另一個半導體管芯。在一些實施方式中，所述斜坡組件是使用以下各項中的至少一項耦合到所述半導體管芯中的每一個半導體管芯的：焊料、超微彈片和/或各向異性的導電膜。另一個實施方式提供了一種包括芯片封裝的電子設備（例如，計算機系統）。另一個實施方式提供了一種用于傳送光學信號的方法。在該方法中，在剛性機械地耦合到一組半導體管芯的斜坡組件中的光學波導中傳遞所述光學信號，所述一組半導體管芯在垂直方向上被布置在垂直堆棧中。注意，所述半導體管芯在水平方向上彼此偏移，從而在所述垂直堆棧的一側上定義階式平臺。此外，所述斜坡組件位于基本上平行于沿著所述階式平臺的方向的所述垂直堆棧的一側上，所述方向在所述水平方向與所述垂直方向之間。然后，使用光學耦合組件將所述光學信號光學地耦合到所述一組半導體管芯中的半導體管芯。附圖說明圖1是示出了根據本公開的一個實施方式的芯片封裝的側視圖的框圖。圖2是示出了根據本公開的一個實施方式的圖1中的芯片封裝的側視圖的框圖。圖3是示出了根據本公開的一個實施方式的圖1中的芯片封裝的側視圖的框圖。圖4是示出了根據本公開的一個實施方式的圖1中的芯片封裝的側視圖的框圖。圖5是示出了根據本公開的一個實施方式的圖1中的芯片封裝的頂視圖的框圖。圖6是示出了根據本公開的一個實施方式用于在芯片封裝中傳送光學信號的方法的流程圖。圖7是示出了根據本公開的一個實施方式的包括芯片封裝的電子設備的框圖。注意，相似的參考數字貫穿附圖指示相應的部分。此外，相同的部分的多個實例是由用破折號與實例號分開的公共前綴指定的。具體實施方式描述了芯片封裝、包括芯片封裝的電子設備以及用于在芯片封裝中傳送光學信號的方法的實施方式。該芯片封裝包括在水平方向上彼此偏移的半導體管芯或芯片的垂直堆棧，從而定義階式平臺。被定位為與階式平臺近似平行的高帶寬的斜坡組件機械地耦合到半導體管芯。此外，斜坡組件包括傳遞光學信號的光學波導和將光學信號光學地耦合到半導體管芯中的一個半導體管芯的光學耦合組件，從而有助于光學信號在半導體管芯與斜坡組件之間的高帶寬通信。通過移除對半導體管芯中的昂貴的且耗面積的硅通孔（TSV）的需要，芯片封裝可以提供高帶寬和低成本。例如，可以通過避免與半導體管芯中的TSV相關聯的處理操作和浪費的面積，來減少成本。因此，可以使用標準處理技術來制造堆棧中的芯片。此外，與引線接合相比，焊料、超微彈片和/或各向異性膜可以具有更低的成本和/或可以提供改善的可靠性。此外，與引線接合相比，斜坡組件可以提供更高的組件間通信帶寬和降低的延遲，并且與包括TSV的半導體管芯所提供的那些通信帶寬和延遲相比，可以具有可比的通信帶寬和延遲。現在，描述芯片封裝的實施方式。圖1呈現了示出芯片封裝100的側視圖的框圖。在該芯片封裝（其有時稱作“斜坡-堆棧芯片封裝”）中，在垂直方向114上將一組半導體管芯110布置在堆棧112中。注意，垂直方向114與堆棧112中的半導體管芯110-1基本上垂直（因此，在半導體管芯110-1的平面中與水平方向本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.25 US 12/868,5771.一種芯片封裝，包括：一組半導體管芯，其在垂直方向上被布置在垂直堆棧中，所述垂直方向基本上垂直于所述垂直堆棧中的第一半導體管芯，其中，在所述第一半導體管芯之后的每一個半導體管芯在水平方向上與所述垂直堆棧中的緊前的半導體管芯偏移一偏移值，從而在所述垂直堆棧的一側處定義階式平臺；以及單個斜坡組件，其剛性機械地耦合到所述半導體管芯，其中，所述斜坡組件位于所述垂直堆棧的所述一側上；其中，所述斜坡組件基本上平行于沿著所述階式平臺的方向，所述方向在所述水平方向與所述垂直方向之間；并且其中，所述斜坡組件包括：光學波導，其被配置為傳遞光學信號；以及光學耦合組件，其被配置為將光學信號光學地耦合到所述一組半導體管芯中的半導體管芯。2.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述斜坡組件包括包含所述光學耦合組件的一組光學耦合組件；并且其中，所述一組光學耦合組件中的給定的光學耦合組件被配置為將所述光學信號光學地耦合到包括所述半導體管芯的所述一組半導體管芯中的給定的半導體管芯。3.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述光學波導被配置為在沿著所述階式平臺的所述方向上傳遞所述光學信號；并且其中，所述光學耦合組件將所述光學信號重新導向所述半導體管芯的平面中。4.根據權利要求3所述的芯片封裝，其中，所述光學信號是通過所述半導體管芯的邊緣光學地耦合到所述半導體管芯的。5.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述光學波導被配置為在沿著所述階式平臺的所述方向上傳遞所述光學信號；并且其中，所述光學耦合組件沿著法線將所述光學信號重新導向所述半導體管芯的表面。6.根據權利要求5所述的芯片封裝，其中，在所述半導體管芯的所述表面上的位置處而不是在所述半導體管芯的邊緣處將所述光學信號光學地耦合到所述半導體管芯。7.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述一組半導體管芯中的一對半導體管芯被配置為在不使用所述斜坡組件的情況下將所述光學信號從該對半導體管芯中的第一半導體管芯光學地耦合到該對半導體管芯中的第二半導體管芯。8.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述斜坡組件被制造在除了半導體以外的材料上。9.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述斜坡組件是另一個半導體管芯。10.根據權利要求1所述的芯片封裝，其中，所述斜坡組件是使用以下各項中的至少一項耦合到所述半導體管芯中的每一個半導體管芯的：焊料、超微彈片和各向異性的導電膜。11.一種電子設備，包括：芯片封裝，其中，所述芯片封裝包括：一組半導體管芯，其在垂直方向上被布置在垂直堆棧中，所述垂直方向基本上垂直于所述垂直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·A·哈拉達，D·C·道格拉斯，R·J·都羅斯特，
申請(專利權)人：甲骨文國際公司，
類型：
國別省市：