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1、(10)申请公布号 CN 103779332 A (43)申请公布日 2014.05.07 CN 103779332 A (21)申请号 201310497590.9 (22)申请日 2013.10.22 13/656,836 2012.10.22 US H01L 23/544(2006.01) H01L 23/525(2006.01) G11C 29/12(2006.01) (71)申请人 国际商业机器公司 地址 美国纽约阿芒克 (72)发明人 K.W. 戈尔曼 K. 芒达尔 S. 塞苏拉曼 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 黄小临 (54) 发明名称 具有内置。
2、自维护块的集成电路芯片的堆叠芯 片模块 (57) 摘要 公开了合并了具有可集成和可自动重新配置 的内置自维护块 (即, 内置自测试 (BIST) 电路或 内置自修复 (BISR)电路)的集成电路 (IC)芯片 的堆叠的堆叠芯片模块。内置自维护块在堆叠中 的 IC 芯片之间的集成允许以模块级别来服务 (例 如, 自测试或自修复) 功能块。内置自维护块的自 动重新配置还允许即使在与给定 IC 芯片上的给 定内置自维护块相关联的一个或多个控制器已被 确定为有缺陷时 (例如, 在先前的晶元级别服务期 间) 也以模块级别来服务在堆叠中的任何 IC 芯片 上的功能块。还公开了制造和服务这种堆叠芯片 模块的。
3、方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 14 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书14页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103779332 A CN 103779332 A 1/4 页 2 1. 一种堆叠芯片模块, 包括集成电路芯片的堆叠, 所述堆叠中的每个所述集成电路芯 片包括 : 功能块 ; 自维护块, 包括 : 对所述功能块服务的内置自维护电路, 所述服务包括晶元级别服务和模块级别服务 ; 用于所述内置自维护电路的控制器 ; 与所述控制器通信的重新配置电路 ; 以及 多个互连结构。
4、, 将所述重新配置电路电连接至所述堆叠中任何相邻的集成电路芯片的 任何相邻的重新配置电路, 以允许所述重新配置电路自动地和有选择地启用所述控制器和 在所述堆叠中的所述集成电路芯片中的另一个集成电路芯片上的另一控制器中的一个来 在所述模块级别服务期间与所述内置自维护电路协作来操作。 2. 根据权利要求 1 所述的堆叠芯片模块, 所述功能块包括存储器阵列。 3. 根据权利要求 1 所述的堆叠芯片模块, 所述晶元级别服务和所述模块级别服务包括 自测试和自修复中的任意一个。 4. 根据权利要求 1 所述的堆叠芯片模块, 所述控制器和所述另一控制器中的所述一个 被有选择地启用以在所述模块级别服务期间控制。
5、所述内置自维护电路对所述功能块的所 述服务。 5. 根据权利要求 1 所述的堆叠芯片模块, 所述控制器和所述另一控制器中的所述一个 被有选择地启用以在所述模块级别服务期间提供信号缓冲。 6. 根据权利要求 1 所述的堆叠芯片模块, 所述重新配置电路包括多路复用器, 并且所 述多路复用器在所述模块级别服务期间进行以下 : 接收指示所述控制器的状态的控制器状态信号 ; 当所述控制器状态信号指示所述控制器为起作用时, 自动地和有选择地启用所述控制 器以与所述内置自维护电路协作来操作 ; 以及 当所述控制器状态信号指示所述控制器为有缺陷时, 自动地和有选择地启用所述另一 控制器以与所述内置自维护电路协。
6、作来操作。 7. 根据权利要求 6 所述的堆叠芯片模块, 所述多路复用器在所述模块级别服务期间还 进行以下 : 接收指示所述另一控制器的位置的向下 / 向上选择信号, 所述位置是在所述堆叠中的 更高的集成电路芯片和所述堆叠中的更低的集成电路芯片中的一个上 ; 以及 当所述控制器状态信号指示所述控制器为有缺陷时, 自动地和有选择地启用在所述位 置处的所述另一控制器以与所述内置自维护电路协作来操作。 8. 一种堆叠芯片模块, 包括集成电路芯片的堆叠, 所述堆叠中的每个所述集成电路芯 片包括 : 功能块 ; 自维护块, 包括 : 对所述功能块服务的内置自维护电路, 所述服务包括晶元级别服务和模块级别。
7、服务 ; 用于所述内置自维护电路的第一控制器和第二控制器 ; 与所述第一控制器和所述内置自维护电路通信的第一重新配置电路 ; 以及 权 利 要 求 书 CN 103779332 A 2 2/4 页 3 与所述第一控制器和所述第二控制器通信的第二重新配置电路 ; 多个第一互连结构, 将所述第一重新配置电路电连接至所述堆叠中任何相邻的集成电 路芯片的任何相邻的第一重新配置电路, 以允许所述第一重新配置电路自动地和有选择地 启用所述第一控制器和在所述堆叠中的所述集成电路芯片中的另一个集成电路芯片上的 另一第一控制器中的一个, 以在所述模块级别服务期间控制所述内置自维护电路对所述功 能块的所述服务 ;。
8、 以及 多个第二互连结构, 将所述第二重新配置电路电连接至所述堆叠中的任何相邻的集 成电路芯片的任何相邻的第二重新配置电路, 以允许所述第二重新配置电路自动地和有选 择地启用所述第二控制器和在所述堆叠中的所述集成电路芯片中的另一个集成电路芯片 上的另一第二控制器中的一个, 来在所述模块级别服务期间向所述第一控制器提供信号缓 冲。 9. 根据权利要求 8 所述的堆叠芯片模块, 所述功能块包括存储器阵列。 10. 根据权利要求 8 所述的堆叠芯片模块, 所述晶元级别服务和所述模块级别服务包 括自测试和自修复中的任意一个。 11. 根据权利要求 8 所述的堆叠芯片模块, 所述第一重新配置电路包括第一。
9、多路复用 器, 并且所述第一多路复用器在所述模块级别服务期间进行以下 : 接收第一控制器状态信号 ; 当所述第一控制器状态信号指示所述第一控制器为起作用时, 自动地和有选择地启用 所述第一控制器以控制所述内置自维护电路对所述功能块的所述服务 ; 以及 当所述第一控制器状态信号指示所述第一控制器为有缺陷时, 自动地和有选择地启用 所述另一第一控制器以控制所述内置自维护电路对所述功能块的所述服务。 12. 根据权利要求 11 所述的堆叠芯片模块, 所述第一多路复用器在所述模块级别服务 期间还进行以下 : 接收指示所述另一第一控制器的第一位置的第一向下 / 向上选择信号, 所述第一位置 是在所述堆叠。
10、中的更高的集成电路芯片和所述堆叠中的更低的集成电路芯片中的一个上 ; 并且 当所述第一控制器状态信号指示所述第一控制器为有缺陷时, 自动地和有选择地启用 在所述第一位置处的所述另一第一控制器以控制所述内置自维护电路对所述功能块的所 述服务。 13. 根据权利要求 8 所述的堆叠芯片模块, 所述第二重新配置电路包括第二多路复用 器, 并且所述第二多路复用器在所述模块级别服务期间进行以下 : 接收第二控制器状态信号 ; 当所述第二控制器状态信号指示所述第二控制器为起作用时, 自动地和有选择地启用 所述第二控制器以向所述第一控制器提供所述信号缓冲 ; 以及 当所述第二控制器状态信号指示所述第二控制器。
11、为有缺陷时, 自动地和有选择地启用 所述另一第二控制器以向所述第一控制器提供所述信号缓冲。 14. 根据权利要求 13 所述的堆叠芯片模块, 所述第二多路复用器在所述模块级别服务 期间还进行以下 : 接收指示所述另一第二控制器的第二位置的第二向下 / 向上选择信号, 所述第二位置 权 利 要 求 书 CN 103779332 A 3 3/4 页 4 是在所述堆叠中的更高的集成电路芯片和所述堆叠中的更低的集成电路芯片中的一个上 ; 以及 当所述第二控制器状态信号指示所述第二控制器为有缺陷时, 自动地和有选择地启用 在所述第二位置处的所述另一第二控制器以向所述第一控制器提供所述信号缓冲。 15. 。
12、一种堆叠芯片模块制造和服务方法, 包括 : 制造将被合并为堆叠芯片模块的集成电路芯片, 所述堆叠中的每个所述集成电路芯片 包括 : 功能块 ; 自维护块, 包括 : 对所述功能块服务的内置自维护电路, 所述服务包含晶元级别服务和模块级别服务 ; 用于所述内置自维护电路的控制器 ; 与所述控制器通信的重新配置电路 ; 以及 电连接至所述重新配置电路的多个互连结构 ; 使用所述内置自维护电路和用于所述内置自维护电路的所述控制器来进行对每个所 述集成电路芯片上的所述功能块的晶元级别服务 ; 通过将所述集成电路芯片布置在堆叠中并且在所述堆叠中的每个集成电路芯片上使 用所述互连结构将所述重新配置电路电连。
13、接至所述堆叠中的任何相邻集成电路芯片的任 何相邻的重新配置电路, 将所述集成电路芯片封装为堆叠芯片模块 ; 以及 进行对每个所述集成电路芯片上的所述功能块的模块级别服务, 所述进行所述模块级 别服务包括由所述重新配置电路自动地和有选择地启用所述控制器和在所述堆叠中的所 述集成电路芯片中的另一个集成电路芯片上的另一控制器中的一个, 来与所述内置自维护 电路协作来操作。 16. 根据权利要求 15 所述的方法, 所述功能块包括存储器阵列。 17. 根据权利要求 15 所述的方法, 所述进行所述晶元级别服务和所述进行所述模块级 别服务包括进行自测试和自修复中的任意一个。 18. 根据权利要求 15 。
14、所述的方法, 所述进行所述模块级别服务还包含当控制器状态信 号指示所述控制器为起作用时, 由所述重新配置电路自动地和有选择地启用所述控制器以 与所述内置自维护电路协作来操作。 19. 根据权利要求 18 所述的方法, 所述进行所述模块级别服务包括当所述控制器状态 信号指示所述控制器为有缺陷时, 由所述重新配置电路自动地和有选择地启用所述另一控 制器以与所述内置自维护电路协作来操作, 所述另一控制器在由向下 / 向上选择信号所指 示的、 所述堆叠中更低的集成电路芯片和在所述堆叠中更高的集成电路芯片中的预先确定 的一个上。 20. 一种制造和服务堆叠芯片模块的方法, 所述方法包括 : 制造将被合并。
15、为堆叠芯片模块的集成电路芯片, 每个所述集成电路芯片包括 : 功能块 ; 自维护块, 包括 : 对所述功能块服务的内置自维护电路, 所述服务包括晶元级别服务和模块级别服务 ; 用于所述内置自维护电路的第一控制器和第二控制器 ; 权 利 要 求 书 CN 103779332 A 4 4/4 页 5 与所述第一控制器和所述内置自维护电路通信的第一重新配置电路 ; 以及 与所述第一控制器和所述第二控制器通信的第二重新配置电路 ; 电连接至所述第一重新配置电路的多个第一互连结构 ; 以及 电连接至所述第二重新配置电路的多个第二互连结构 ; 使用所述第一控制器以控制所述内置自维护电路对所述功能块的服务和。
16、使用所述第 二控制器以向所述第一控制器提供信号缓冲, 进行对每个所述集成电路芯片上的所述功能 块的晶元级别服务 ; 通过将所述集成电路芯片布置在堆叠中, 并且在所述堆叠中的每个集成电路芯片上使 用所述第一互连结构将所述第一重新配置电路电连接至所述堆叠中的任何相邻的集成电 路芯片的任何相邻的第一重新配置电路, 并进一步使用所述第二互连结构将所述第二重新 配置电路电连接至所述堆叠中的任何相邻的集成电路芯片的任何相邻的第二重新配置电 路, 将所述集成电路芯片封装为堆叠芯片模块 ; 以及 进行对每个所述集成电路芯片上的所述功能块的模块级别服务, 所述进行所述模块级 别服务包括在每个所述集成电路芯片上 。
17、: 由所述第一重新配置电路自动地和有选择地启用所述第一控制器和在所述堆叠中的 所述集成电路芯片中的另一个集成电路芯片上的另一第一控制器中的一个, 来控制所述内 置自维护电路对所述功能块的所述服务 ; 以及 由所述第二重新配置电路自动地和有选择地启用所述第二控制器和在所述堆叠中的 所述集成电路芯片中的另一个集成电路芯片上的另一第二控制器中的一个, 来提供所述信 号缓冲。 21. 根据权利要求 20 所述的方法, 所述功能块包括存储器阵列。 22. 根据权利要求 20 所述的方法, 所述进行所述晶元级别服务和所述进行所述模块级 别服务包括进行自测试和自修复中的任意一个。 23. 根据权利要求 20。
18、 所述的方法, 所述进行所述模块级别服务还包括当第一控制器状 态信号指示所述第一控制器为起作用时, 由所述第一重新配置电路自动地和有选择地启用 所述第一控制器以控制所述内置自维护电路对所述功能块的所述服务。 24. 根据权利要求 23 所述的方法, 所述进行所述模块级别服务还包括当所述第一控制 器状态信号指示所述第一控制器为有缺陷时, 由所述第一重新配置电路自动地和有选择地 启用所述另一第一控制器以控制所述内置自维护电路对所述功能块的所述服务, 所述另一 第一控制器在由第一向下 / 向上选择信号所指示的、 所述堆叠中更低的集成电路芯片和所 述堆叠中更高的集成电路芯片中的预先确定的一个上。 25。
19、. 根据权利要求 20 所述的方法, 所述进行所述模块级别服务包括当第二控制器状态 信号指示所述第二控制器为起作用时, 由所述第二重新配置电路自动地和有选择地启用所 述第二控制器以向所述第一控制器提供所述信号缓冲。 权 利 要 求 书 CN 103779332 A 5 1/14 页 6 具有内置自维护块的集成电路芯片的堆叠芯片模块 技术领域 0001 所公开的实施例涉及堆叠 (stacked)芯片模块, 并且更具体地涉及具有集 成电路 (IC)芯片的堆叠芯片模块, 所述集成电路芯片具有可集成和可重新配置的 (reconfigurable) 内置自维护块 (即, 内置自测试 (BIST) 块或内。
20、置自修复 (BISR) 块) 。 背景技术 0002 当各个集成电路 (IC) 芯片被并排安装在印刷电路板 (PCB) 上时, 它们占据大量的 表面积。此外, 信号通常是通过大型高功率、 高速链路在 PCB 上从 IC 芯片传递到 IC 芯片。 最近开发的堆叠芯片模块 (这里也被称为堆叠芯片封装、 三维 (3D) 芯片堆叠 (stack) 或 3D 多芯片模块) 允许减小外形尺寸、 接口等待时间和功率消耗以及增加带宽。这些优点源于在 堆叠芯片模块内使用简单的基于导线的互连 (例如, 基板通孔 (TSV) 和微控的塌陷芯片连接 (C4 连接) ) 来在 IC 芯片间传递信号的事实。因此, 减少了。
21、导线延迟, 这得到在接口等待时 间和功率消耗上的相应减少以及带宽的增加。不幸的是, 堆叠芯片模块上的各个 IC 芯片的 自维护 (即, 自服务, 比如自测试和 / 或自修复) 带来了一些特殊的挑战, 并且这样的自维护 对于确保产品可靠性可能是至关重要的。 发明内容 0003 鉴于上述情况, 本文公开了合并了具有可集成和可自动重新配置的内置自维护块 (即, 内置自测试 (BIST) 块或内置自修复 (BISR) 块) 的集成电路 (IC) 芯片的堆叠的堆叠芯 片模块的实施例。在堆叠中的 IC 芯片之间集成内置自维护块允许以堆叠芯片模块级别来 服务 (例如, 自测试或自修复) 功能块 (例如, 存。
22、储器阵列) 。内置自维护块的自动重新配置还 允许即使在与给定 IC 芯片上的给定内置自维护块相关联的一个或多个控制器已被确定为 有缺陷时 (例如, 在先前的晶元级别服务期间) 也以堆叠芯片模块级别来服务在堆叠中的任 何 IC 芯片上的功能块。本文还公开了制造和服务这种堆叠芯片模块的方法的实施例。 0004 更具体地, 本文公开了堆叠芯片模块的实施例。 在一个实施例中, 堆叠芯片模块可 以包括集成电路 (IC) 芯片的堆叠。堆叠中的每个 IC 芯片可以包括功能块 (例如, 存储器阵 列) 、 自维护块 (例如, 内置自测试 (BIST) 块或内置自修复 (BISR) 块) 、 以及多个互连结构。。
23、 自 维护块可以包括用于在晶元级别服务和堆叠芯片模块级别服务期间对功能块服务 (例如, 所适用的自测试或自修复) 的内置自维护电路、 用于该内置自维护电路的控制器、 以及与该 控制器通信的重新配置电路。在每个 IC 芯片上, 该互连结构可以电连接至所述重新配置电 路, 并可以进一步将所述重新配置电路电连接至堆叠中任何相邻的 IC 芯片的任何相邻的 重新配置电路。 0005 因此, 在堆叠芯片模块级别服务期间, 在任何给定 IC 芯片上的重新配置电路可 以自动地和有选择地启用该给定 IC 芯片上的控制器或在堆叠中的另一 IC 芯片上的另一 控制器以与内置自维护电路协作来操作。例如, 该重新配置电。
24、路可以自动地和有选择地启 用与该重新配置电路在相同的 IC 芯片上的控制器, 如果该控制器被先前确定为起作用的 说 明 书 CN 103779332 A 6 2/14 页 7 (functional) 。然而, 如果与该重新配置电路在相同的 IC 芯片上的控制器先前被确定为有 缺陷的, 则该重新配置电路也可以自动地和有选择地启用堆叠中另一个 IC 芯片上的另一 控制器, 特别是堆叠中更低的 IC 芯片或堆叠芯片中更高的 IC 芯片上的另一控制器。 0006 在另一个实施例中, 堆叠芯片模块可以类似地包括集成电路芯片的堆叠。在这种 情况下, 堆叠中的每个集成电路芯片可以包括功能块 (例如, 存储。
25、器阵列) 、 自维护块 (例如, 内置自测试 (BIST) 块或内置自修复 (BISR) 块) 、 多个第一互连结构和多个第二互连结构。 自 维护块可以包括用于在晶元级别服务和模块级别服务期间对功能块服务 (例如, 所适用的 自测试或自修复) 的内置自维护电路、 用于该内置自维护电路的第一控制器和第二控制器、 与该第一控制器和内置自维护电路通信的第一重新配置电路、 以及与该第一控制器和该第 二控制器通信的第二重新配置电路。该第一互连结构可以电连接至第一重新配置电路, 并 可以进一步将第一重新配置电路电连接至堆叠中任何相邻的 IC 芯片的任何相邻的第一重 新配置电路。 类似地, 该第二互连结构可。
26、以电连接至第二重新配置电路, 并可以进一步将第 二重新配置电路电连接至堆叠中任何相邻的集成电路芯片上的任何相邻的第二重新配置 电路。 0007 因此, 在堆叠芯片模块级别服务期间, 在任何给定 IC 芯片上的第一重新配置电路 可以自动地和有选择地启用该给定IC芯片上的第一控制器或在堆叠中的另一IC芯片上的 另一第一控制器以控制由内置自维护电路对功能块的服务。例如, 第一重新配置电路可以 自动地和有选择地启用与该第一重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第一控制器, 如果该 第一控制器被先前确定为起作用的。然而, 如果与第一重新配置电路在相同的 IC 芯片上的 第一控制器被先前确定为有缺陷的, 第。
27、一重新配置电路也可以自动地和有选择地启用堆叠 中另一个 IC 芯片上的另一第一控制器, 特别是堆叠中更低的 IC 芯片或堆叠芯片中更高的 IC 芯片上的另一第一控制器。 0008 类似地, 在堆叠芯片模块级别服务期间, 任何给定 IC 芯片上的第二重新配置电路 可以自动地和有选择地启用该给定IC芯片上的第二控制器或在堆叠中的另一IC芯片上的 另一第二控制器以向第一控制器提供信号缓冲。例如, 第二重新配置电路可以自动地和有 选择地启用与该第二重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第二控制器, 如果该第二控制器 先前被确定为起作用的。然而, 如果与第二重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第二控制器 。
28、先前被确定为有缺陷的, 第二重新配置电路也可以自动地和有选择地启用堆叠中另一个 IC 芯片上的另一第二控制器, 特别是堆叠中更低的 IC 芯片或堆叠芯片中更高的 IC 芯片上的 另一第二控制器。 0009 本文还公开了堆叠芯片模块制造和服务方法的实施例。在一个实施例中, 该方法 可以包括制造要被合并在堆叠芯片模块中的集成电路 (IC) 芯片, 使得每个 IC 芯片包括功 能块 (例如, 存储器阵列) 、 内置自维护块 (例如, 内置自测试 (BIST) 块或内置自修复 (BISR) 块) 、 以及多个互连结构。内置自维护块可以包括用于服务 (例如, 所适用的自测试或自修 复) 功能块的内置自维。
29、护电路、 用于该内置自维护电路的控制器、 以及与该控制器通信的重 新配置电路。所述多个互连结构可以电连接至该重新配置电路。 0010 一旦制造了 IC 芯片, 可以使用内置自维护电路和与该内置自维护电路协作操作 的控制器来进行对每个 IC 芯片的功能块的晶元级别服务。在晶元级别服务期间, 也可以进 行有关控制器的状态 (例如, 作为起作用的或有缺陷的) 的确定。 说 明 书 CN 103779332 A 7 3/14 页 8 0011 在进行晶元级别服务后, IC 芯片可被封装为堆叠芯片模块。具体地, 可以按堆叠 布置IC芯片, 并且在堆叠中的每个IC芯片上, 可以使用多个互连结构来将内置自维。
30、护块的 重新配置电路集成 (即, 电连接) 到堆叠中任何相邻IC芯片上的任何相邻的内置自维护块的 任何相邻的重新配置电路。 0012 接下来, 可以进行对堆叠中 IC 芯片上的功能块的堆叠芯片模块级别服务, 并且在 此堆叠芯片模块级别服务期间, 可以使用在堆叠中的每个 IC 芯片上的重新配置电路来省 出 (spare around) 任何有缺陷的控制器 (即, 绕过其多路复用、 绕过其工作等等) 。具体地, 堆叠芯片模块级别服务可以包括在任何给定的 IC 芯片上由重新配置电路自动地和有选择 地启用在该给定IC芯片上的控制器或在堆叠中另一IC芯片上的另一控制器以与内置自维 护电路协作操作。例如,。
31、 重新配置电路可以自动地和有选择地启用与该重新配置电路在相 同的 IC 芯片上的控制器, 如果该控制器先前被确定为起作用的 ; 而如果与重新配置电路在 相同的 IC 芯片上的控制器先前被确定为有缺陷的, 则重新配置电路可以自动地和有选择 地启用堆叠中另一个 IC 芯片上的另一控制器, 特别是堆叠中更低的 IC 芯片或堆叠芯片中 更高的 IC 芯片上的另一控制器。 0013 在另一个实施例中, 该方法可以类似地包括制造要被合并为堆叠芯片模块的集成 电路 (IC) 芯片。然而, 在这种情况下, 可以制造每个 IC 芯片使得它包括功能块 (例如, 存储 器阵列) 、 自维护块 (例如, 内置自测试 。
32、(BIST) 块或内置自修复 (BISR) 块) 、 多个第一互连结 构以及多个第二互连结构。内置自维护块可以包括用于以晶元级别和堆叠芯片模块级别 两者来服务 (例如, 自测试或自修复) 功能块的内置自维护电路、 至少在晶元级别服务期间 控制由内置自维护电路对功能块的服务的第一控制器、 与第一控制器和内置自维护电路通 信的第一重新配置电路、 至少在晶元级别服务期间向第一控制器提供信号缓冲的第二控制 器、 以及与第一控制器和第二控制器通信的第二重新配置电路。所述多个第一互连结构可 以电连接至所述第一重新配置电路并且所述多个第二互连结构可以电连接至所述第二重 新配置电路。 0014 一旦制造了 I。
33、C 芯片, 可以使用第一控制器控制内置自维护电路对功能块的服务 和使用第二控制器向第一控制器提供信号缓冲来进行对每个 IC 芯片的功能块的晶元级别 服务。在晶元级别服务期间, 还可以进行有关第一控制器的状态 (例如, 作为起作用的或有 缺陷的) 以及第二控制器的状态 (例如, 作为起作用的或有缺陷的) 的确定。 0015 然后, 在进行晶元级别服务之后, IC 芯片可被封装为堆叠芯片模块。具体地, 可以 将IC芯片布置在堆叠中, 并且在每个IC芯片上, 可以使用第一和第二互连结构来将第一和 第二重新配置电路分别与在堆叠中任何相邻 IC 芯片上的第一和第二重新配置电路集成。 也就是说, 多个第一。
34、互连结构可用于将与第一控制器和内置自维护电路通信的第一重新配 置电路电连接至堆叠中任何相邻 IC 芯片的任何相邻的第一重新配置电路。类似地, 多个第 二互连结构可用于将与第二控制器和第一控制器通信的第二重新配置电路电连接至堆叠 中任何相邻 IC 芯片的任何相邻的第二重新配置电路。 0016 接下来, 可以进行对堆叠中 IC 芯片上的功能块的堆叠芯片模块级别服务, 在此堆 叠芯片模块级别服务期间, 可以使用堆叠中的每个 IC 芯片上的第一和第二重新配置电路 来省出任何有缺陷的第一和 / 或第二控制器 (即, 绕过其多路复用 (multiplex around) 、 绕 过其工作 (work ar。
35、ound) 等等) 。具体地, 堆叠芯片模块级别服务可以包括由第一重新配置 说 明 书 CN 103779332 A 8 4/14 页 9 电路自动地和有选择地启用在该给定IC芯片上的第一控制器或在堆叠中另一IC芯片上的 另一第一控制器以控制内置自维护电路对功能块的服务。例如, 第一重新配置电路可以自 动地和有选择地启用与该第一重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第一控制器, 如果该第 一控制器先前被确定为起作用的 ; 而如果与第一重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第一 控制器先前被确定为有缺陷的, 第一重新配置电路可以自动地和有选择地启用堆叠中另一 个 IC 芯片上的另一第一控制器, 特别。
36、是堆叠中更低的 IC 芯片或堆叠芯片中更高的 IC 芯片 上的另一第一控制器。 堆叠芯片模块级别服务可以进一步包括由第二重新配置电路自动地 和有选择地启用在该给定IC芯片上的第二控制器或在堆叠中另一IC芯片上的另一第二控 制器以向第一控制器提供信号缓冲。例如, 第二重新配置电路可以自动地和有选择地启用 与该第二重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第二控制器, 如果该第二控制器先前被确定 为起作用的 ; 而如果与第二重新配置电路在相同的 IC 芯片上的第二控制器先前被确定为 有缺陷的, 第二重新配置电路可用于自动地和有选择地启用堆叠中另一个 IC 芯片上的另 一第二控制器, 特别是堆叠中更低的 。
37、IC 芯片或堆叠芯片中更高的 IC 芯片上的另一第二控 制器。 附图说明 0017 从下面参照附图的详细描述中将更好地理解本文的实施例, 所述附图不一定是按 比例绘制的, 并且附图中 : 0018 图 1 是示出堆叠芯片模块的实施例的示意图 ; 0019 图 2 是示出可以被合并到图 1 的堆叠芯片模块中的示例性重新配置电路的示意 图 ; 0020 图 3 是示出堆叠芯片模块的另一实施例的示意图 ; 0021 图 4A 是示出可以被合并到图 3 的堆叠芯片模块中的示例性第一重新配置电路的 示意图 ; 0022 图 4B 是示出可以被合并到图 3 的堆叠芯片模块中的示例性第二重新配置电路的 示意。
38、图 ; 0023 图5是示出制造和服务诸如图1的堆叠芯片模块的堆叠芯片模块的方法的实施例 的流程图 ; 以及 0024 图6是示出制造和服务诸如图3的堆叠芯片模块的堆叠芯片模块的方法的实施例 的流程图。 具体实施方式 0025 如上所述, 各个集成电路 (IC) 芯片被并排安装在印刷电路板 (PCB) 上, 它们占据 大量的表面积。此外, 信号通常是通过大型高功率、 高速链路在 PCB 上从 IC 芯片传递到 IC 芯片。最近开发的堆叠芯片模块 (这里也被称为堆叠芯片封装、 三维 (3D) 芯片堆叠或 3D 多 芯片模块) 允许减小外形尺寸、 接口等待时间和功率消耗以及增加带宽。这些优点源于在。
39、 堆叠芯片模块内使用简单的基于导线的互连 (例如, 基板通孔 (TSV) 和微控的塌陷芯片连接 (C4 连接) ) 在 IC 芯片间传递信号的事实。因此, 减少了导线延迟, 这得到在接口等待时间 和功率消耗上的相应减少以及带宽的增加。不幸的是, 堆叠芯片模块上的各个 IC 芯片的自 说 明 书 CN 103779332 A 9 5/14 页 10 维护 (即, 自服务, 比如自测试和 / 或自修复) 带来了一些特殊的挑战, 并且这样的自维护对 于确保产品可靠性可能是至关重要的。 0026 例如, IC 芯片, 特别是并入了例如存储器阵列的功能块的 IC 芯片往往还并入了一 个或多个内置自维护块。
40、 (即, 内置自测试 (BIST) 块和可选的内置自修复 (BISR) 块) 。BIST 块用于高效地测试功能块的元件 (例如, 存储器阵列的存储器元件) 并确定是否需要修复。 BISR 块用于确定哪些修复是必要的, 并且还可以用于指示将如何记录 (例如, 在熔断器中) 那些修复使得在完成测试后也可以完成修复。该 BIST 和 BISR 块专门设计用于晶元级 (即, 在二维 (2D) 结构上) 。然而, 当将多个 IC 芯片相继封装到堆叠芯片模块中 (即, 到 3D 芯片 堆叠中) 时, 这种内置自维护块通常变得无效, 因为它们没有被集成在 IC 芯片之间, 从而不 允许对于确保产品的可靠性可。
41、能是至关重要的堆叠芯片模块级别的自测试和 / 或自修复。 0027 鉴于上述情况, 本文公开了并入了具有可集成和可自动重新配置的内置自维护块 (即, 内置自测试 (BIST) 块或内置自修复 (BISR) 块) 的多个集成电路 (IC) 芯片的堆叠芯片 模块的实施例。内置自维护块在堆叠中的 IC 芯片之间的集成允许以堆叠芯片模块级别服 务 (例如, 自测试或自修复) 功能块 (例如, 存储器阵列) 。内置自维护块的自动重新配置还允 许即使在与给定 IC 芯片上的给定内置自维护块相关联的一个或多个控制器已被确定为有 缺陷时 (例如, 在先前的晶元级别服务期间) 也以堆叠芯片模块级别服务在堆叠中的。
42、任何 IC 芯片上的功能块。本文还公开了制造和服务这种堆叠芯片模块的方法的实施例。 0028 参照图1, 在此公开了堆叠芯片模块100的实施例。 堆叠芯片模块100可以包括集 成电路 (IC) 芯片 101a-101n 的堆叠。为了例示的目的, 堆叠芯片模块 100 被示出为具有三 个堆叠的 IC 芯片。然而, 应理解, 堆叠芯片模块 100 可以可替换地包括两个或更多的任意 数量的 IC 芯片。该堆叠中的 IC 芯片 101a-101n 中的每一个可以包括基板 105、 功能块 120 和在该基板上的内置自维护块 110、 以及多个互连结构 131a-d。 0029 每个 IC 芯片 101。
43、a-101n 上的功能块 120 可以包括存储器阵列。例如, 功能块可以 包括动态随机存取存储器 (DRAM) 阵列、 静态随机存取存储器 (SRAM) 阵列或任何其它合适 的存储器阵列。 可替换地, 所述功能块可包括另一能够经历自维护 (即, 自服务, 比如自测试 或自修复) 的其它类型的数字或模拟电路。 0030 例如, 每个 IC 芯片 101a-101n 上的内置自维护块 110 可以是用于测试功能块 120 的内置自测试 (BIST) 块或用于修复功能块 120 的内置自修复 (BISR) 块。因此, 该内置自 维护块110可以包括用于以晶元级别和堆叠芯片模块级别两者来服务功能块12。
44、0的内置自 维护电路 111(例如, 所适用的内置自测试电路或内置自修复电路) 。内置自维护块 110 可 以进一步包括至少一个与内置自维护电路 111 相关联的控制器 113 (例如, 嵌入式处理器) 。 例如, 该控制器 113 可以在服务期间控制 (即, 适配为控制、 配置为控制、 被编程以控制, 等 等) 内置自维护电路 111。可替换地, 该控制器 113 可以提供 (即, 适配为提供、 被配置为提 供, 等等) 信号缓冲, 并且可以在需要时在服务期间提供与芯片外测试仪 (未示出) 的接口。 可替换地, 该控制器 113 可以在服务期间提供 (即, 适配为提供、 被配置为提供、 被编。
45、程以提 供, 等等) 要与内置自维护电路 111 协作进行的任何其他功能。最后, 内置自维护块 110 可 以进一步包括重新配置电路112, 其提供在控制器113和内置自维护电路111之间的通信链 路以便有选择地启用 (enable) 或禁用 (disable) 控制器 113 与内置自维护电路 111 协作的 操作。 说 明 书 CN 103779332 A 10 6/14 页 11 0031 多个互连结构 131a-d 可以电连接至重新配置电路 112, 并且可以进一步将重新配 置电路 112 电连接至堆叠中任何相邻的 IC 芯片的任何相邻的重新配置电路 112。具体地, 例如, 互连结构。
46、131a-d可以包括基板通孔 (TSV) 131a-b和IC芯片布线级别之内的导线和/ 或通孔 131c-d 的组合, 所述基板通孔 (TSV) 131a-b 允许在重新配置电路 112 和任何就在下 方的IC芯片上的任何相邻的重新配置电路112之间的电连接, 所述导线和/或通孔131c-d 允许在重新配置电路 112 和就在上方的 IC 芯片上的任何的相邻重新配置电路 112 之间的 电连接。在这种情况下, 堆叠中底部 IC 芯片 101a 上的导线 / 通孔 131c-d 可以电气地和物 理地分别连接至堆叠中下一更高IC芯片101b的TSV131a-b, 由此连接至IC芯片101b上的 内。
47、置自维护块 110 的重新配置电路 112。类似地, IC 芯片 101b 上的导线 / 通孔 131c-d 可 以电气地和物理地分别连接至堆叠中下一更高 IC 芯片 101n 上的 TSV131a-b, 由此连接至 IC 芯片 101n 上的内置自维护块 110 的重新配置电路 112。因此, 这些互连结构 131a-d 集 成了内置自维护块 110、 特别是横跨堆叠中的所有 IC 芯片 101a-101n 的那些内置自维护块 110 的重新配置电路 112。 0032 参照图 2, 例如, 每个内置自维护模块 110 的重新配置电路 112 可以包括多路复用 器160或任何其它合适的多信号。
48、切换机制。 该多路复用器160可以接收三个输入信号 :(1) 来自相同的 IC 芯片上的控制器 113 的输入信号 151 ;(2) 来自就在下方的 IC 芯片上的重新 配置电路112的输入信号152, 如果有该IC芯片的话 (例如, 通过TSV131b) , 以及 (3) 来自就 在上方的IC芯片上的重新配置电路112的输入信号153, 如果有该IC芯片的话 (例如, 通过 导线 / 通孔 131c) 。多路复用器 160 还可以接收控制信号 171 和 172, 所述控制信号 171 和 172 确定自动地和有选择地输出三个输入信号 151、 152 和 153 中的哪个作为输出信号 15。
49、5 用于与片上自维护电路 111 协作操作。如图所示, 此输出信号 155 可以进一步向下发送到 任何就在下方的重新配置电路 112(例如, 通过 TSV131a) 和向上发送到任何就在上方的重 新配置电路 112(例如, 通过导线 / 通孔 131d) 。因此, 多路复用器 160 可以通过发送适当 的输入信号 151、 152 或 153 来自动地和有选择地启用在相同芯片上的控制器 113 或在堆叠 中另一 IC 芯片上 (例如, 在上面或下面) 的另一控制器 113, 以在堆叠芯片模块级别服务期 间与内置自维护电路协作地操作。 0033 为了例示的目的, 下面相对于 IC 芯片 101b 详细描述在堆叠芯片模块级别服务期 间在任何给定的 IC 芯片上的示例性多路复用器 160 的操作。在堆叠芯片模块级别服务期 间, 多路复用器 160 可以接收控制器状态 (condition) 信号 171 和向下 / 向上选择信号 172 并可以由这些信号控制 (即, 可以适配为接收这些信号并被其控制、 可以配置为接收这些信 号并被其控制) 。控制器状态信号 171 可以指示 IC 芯片 101b 上的控制器 113 的状态为起 作用的或有缺陷的。当控制器状态。