[發明專利]三維3D集成電路IC 3DIC中的過程變化功率控制

在審

• 申請號: 201780052471.9
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN109643999A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 吉比·薩姆森;蒲宇;杜楊
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H03K19/003
• 分類號: H03K19/003;H01L27/06;H03K3/03
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 楊林勳

公開用于三維集成電路3DIC中過程變化功率控制的系統和方法。在示范性方面中，將至少一個過程變化傳感器(324、326)放置于3DIC(300)的每一層(302)中。所述過程變化傳感器向決策邏輯(328)報告關于所述相應層內元件的速度特性的信息。所述決策邏輯經編程以根據所述相應層中邏輯路徑段(310、320)的相對重要性來對來自所述過程變化傳感器的輸出加權。組合所述經加權輸出以生成發送到功率管理單元PMU的功率控制信號。通過對所述邏輯路徑段的所述重要性加權，所述PMU可生成折衷電壓，其對于所述各個層中的所有所述元件“足夠好”以提供可接受的性能。

優先權申請案

本申請案要求2016年9月14日申請的標題為“三維(3D)集成電路(IC)(3DIC)中的過程變化功率控制(PROCESS VARIATION POWER CONTROL IN THREE-DIMENSIONAL(3D)INTEGRATED CIRCUITS(ICs)(3DICs))”的美國專利申請案第15/264,983號的優先權，所述美國專利申請案的內容以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本公開的技術大體上涉及功率控制，且更具體地說，涉及三維(3D)集成電路(IC)(3DIC)中的功率控制。

背景技術

計算裝置已在現代社會中變得普遍。計算裝置的數量的增加部分歸因于真正的便攜式或移動計算裝置的出現。雖然此類移動計算裝置開始是相對笨重且龐大的裝置，其相對快速地耗盡電池，但是增加的小型化和節能技術已使當前裝置成為具有廣泛功能和通常足夠的電池壽命的強大多媒體裝置。

雖然最近有一種趨勢是增大移動計算裝置中的一些移動計算裝置的大小，特別是在智能手機和平板電腦類別中，但是此類大小增大伴隨著對增加的計算能力和更好的電池壽命的期望。因此，繼續存在使移動計算裝置內的電路小型化的壓力。二維(2D)集成電路(IC)(2DIC)正在接近看似材料行為方面的硬物理限制以及阻止進一步小型化的制造過程的限制。鑒于這些限制，小型化的壓力仍然有增無減。因此，電路設計器經采用了三維(3D)IC(3DIC)。

雖然IC制造是相對成熟的工業，但是此類制造過程不能保證根據相同過程制造的半導體材料具有完全相同的特性。也就是說，大多數半導體材料可能在制造過程中經歷過程變化。此類過程變化可能導致典型(T)、快(F)或慢(S)的半導體材料。對于單個半導體材料內的不同類型的元件，此類變化可以是不同的。舉例來說，N型金屬氧化物半導體(MOS)(NMOS)場效應晶體管(FET)可能是快的，而P型MOS(PMOS)FET可能是慢的。在2D上下文中，單個IC上的裝置之間的變化是相對均勻的，并且已經提出了用于2DIC的各種補償方案(通常改變供應電壓)。然而，在3DIC上下文中，3DIC的不同層可具有不同過程變化。對不同層具有不同的補償要求對電路設計器施加額外的功率控制負擔，包含電壓升高或電壓降低等。在一些情況下，額外的功率控制負擔使得某些層在某些3DIC架構中不可用。此類不可用的層可能被丟棄，這增加了制造成本。因此，設計器將了解用于3DIC中的功率控制的更多選項以補償過程變化。

發明內容

詳細描述中所公開方面包含用于三維(3D)集成電路(IC)(3DIC)中的過程變化功率控制的系統和方法。在示范性方面中，將至少一個過程變化傳感器放置于3DIC的每一層中。所述過程變化傳感器向決策邏輯報告關于所述相應層內元件的速度特性的信息。所述決策邏輯經編程以根據所述相應層中邏輯路徑段的相對重要性來對來自所述過程變化傳感器的輸出加權。組合所述經加權輸出以生成發送到功率管理單元(PMU)的功率控制信號。通過對所述邏輯路徑段的所述重要性加權，所述PMU可生成折衷電壓，其對于所述各個層中的所有所述元件“足夠好”以提供可接受的性能。以此方式，相對于最低可接受功率電平優化性能，從而產生對性能權衡的最佳功率。