[發(fā)明專利]一種多裸片硅堆疊互連結構FPGA

有效

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• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111710663B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 徐彥峰;單悅爾;范繼聰;陳波寅;閆華
• 申請（專利權）人: 無錫中微億芯有限公司
• 主分類號: H01L25/065
• 分類號: H01L25/065;H01L25/16;H01L25/18;H01L23/535
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

1.一種多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，所述多裸片硅堆疊互連結構FPGA包括基板、層疊設置在所述基板上的硅連接層以及層疊設置在所述硅連接層上的若干個FPGA裸片，若干個FPGA裸片按照二維堆疊方式排布在所述硅連接層上，所述硅連接層覆蓋所有的FPGA裸片；

每個FPGA裸片內包括若干個可配置功能模塊、環(huán)于各個可配置功能模塊分布的互連資源模塊、以及連接點引出端，所述FPGA裸片內的可配置功能模塊至少包括可編程邏輯單元、硅堆疊連接模塊和輸入輸出端口，所述硅堆疊連接模塊內包括若干個硅堆疊連接點，所述FPGA裸片內的可編程邏輯單元分別與硅堆疊連接點和輸入輸出端口通過互連資源模塊相連，所述FPGA裸片內的硅堆疊連接點通過重布線層內的連接線與相應的連接點引出端相連；每個FPGA裸片中的連接點引出端通過所述硅連接層內的跨裸片連線與其他FPGA裸片中相應的連接點引出端相連，每個FPGA裸片可通過所述硅連接層內的跨裸片連線與其他任意一個FPGA裸片相連；連通各個FPGA裸片的跨裸片連線在所述硅連接層內沿著第一方向和第二方向交叉布置，所述第一方向和所述第二方向在水平方向上相互垂直；FPGA裸片內的輸入輸出端口通過所述硅連接層上的硅通孔連接至所述基板。

2.根據(jù)權利要求1所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，所述硅堆疊連接模塊直接與所述互連資源模塊中的互連開關相連，硅堆疊連接模塊與互連開關之間全互連或部分互連。

3.根據(jù)權利要求1所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，所述FPGA裸片內的可配置功能模塊還包括其他功能模塊，所述其他功能模塊包括DSP模塊和/或BRAM模塊，所述其他功能模塊分別與硅堆疊連接點和輸入輸出端口通過互連資源模塊相連，可編程邏輯單元、硅堆疊連接模塊和其他功能模塊排布形成二維陣列，硅堆疊連接模塊設置在可編程邏輯單元所在的行列結構中以及其他功能模塊所在的行列結構中。

4.根據(jù)權利要求3所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，硅堆疊連接模塊的尺寸小于其他功能模塊的尺寸，其他功能模塊所在的行列結構在硅堆疊連接模塊處形成留空區(qū)域，所述留空區(qū)域處設置電容、測試電路、降噪電路和監(jiān)控電路中的至少一種。

5.根據(jù)權利要求1-4任一所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，每個FPGA裸片中的連接點引出端沿著所述第一方向和第二方向按行列結構布設，每個FPGA裸片中沿著所述第一方向布設有若干行連接點引出端，和/或，沿著所述第二方向布設有若干列連接點引出端。

6.根據(jù)權利要求5所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，所述每個FPGA裸片中沿著所述第一方向布設有若干行連接點引出端，包括：

每個FPGA裸片中沿著所述第一方向按相同的間隔均勻布設有若干行連接點引出端；或者，每個FPGA裸片中沿著所述第一方向隨機布設有若干行連接點引出端。

7.根據(jù)權利要求1-4任一所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，連通各個FPGA裸片的跨裸片連線在所述硅連接層內分層布置。

8.根據(jù)權利要求1-4任一所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，F(xiàn)PGA裸片內的輸入輸出端口還通過重布線層內的連接線與相應的連接點引出端相連。

9.根據(jù)權利要求1-4任一所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，若干個FPGA裸片根據(jù)各個FPGA裸片的形狀和面積排布在所述硅連接層上。

10.根據(jù)權利要求1-4任一所述的多裸片硅堆疊互連結構FPGA，其特征在于，所述多裸片硅堆疊互連結構FPGA還包括其他裸片，所述其他裸片層疊設置在所述硅連接層上，F(xiàn)PGA裸片中的連接點引出端通過所述硅連接層內的跨裸片連線與所述其他裸片中相應的連接點引出端相連；其中：

至少一個其他裸片為處理器芯片，所述處理器芯片包括Processor芯片，Processor芯片是ARM芯片或RISC-V芯片；

和/或，至少一個其他裸片為DSP芯片；

和/或，至少一個其他裸片為AI芯片；

和/或，至少一個其他裸片為存儲芯片，所述存儲芯片包括SRAM、DRAM、ROM、FLASH、MRAM和RRAM中的至少一種；

和/或，至少一個其他裸片為數(shù)據(jù)轉換芯片，所述數(shù)據(jù)轉換芯片包括模數(shù)轉換芯片和數(shù)模轉換芯片中的至少一種；

和/或，至少一個其他裸片為射頻芯片；

和/或，至少一個其他裸片包含HBM、RAMBUS或NOC接口；

和/或，至少一個其他裸片包含PCIE、Ethernet MAC、XUAI、SONET/SDH或INTERLAKEN接口。