[發明專利]一種通用的可配置的有源基板電路結構

有效

• 申請號: 202010655648.8
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111741601B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 陳遲曉;王彧;焦博;林鋒
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H05K1/18
• 分類號: H05K1/18
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 盧泓宇

本發明提供一種通用的可配置的有源基板電路結構，其特征在于，包括：多個chiplet模塊，每個chiplet模塊提供一個擴展槽位，以及一個用于為chiplet模塊提供芯片工作電壓的電源管理單元組成；若干個可編程路徑選擇模塊，由一個用于控制可編程路徑選擇模塊的開關控制器以及一個用于控制信號路徑的路徑電路組成；若干個收發互聯網絡模塊，每個收發互聯網絡模塊都由多個用于與可編程路徑選擇模塊和chiplet模塊連接的電路連接接口、一個用于控制收發互聯網絡中信號傳輸通道的選擇開關矩陣，每個模塊連接接口通過一個直接連接電路、一個發射電路和一個接收電路連接于開關矩陣；一個配置接口；以及可擴展模塊，該可擴展模塊為基于使用要求的多種不同的新器件。

技術領域

本發明涉及集成電路設計領域，尤其涉及一種通用的可配置的有源基板電路結構。

背景技術

1965年，戈登-摩爾在其文章中指出，半導體電路集成的晶體管數量將每年增加一倍，性能提升一倍；之后又修正為每兩年增加一倍，這就是著名的摩爾定律。

摩爾定律經過幾十年的發展已經到后摩爾時代，繼續發展摩爾定律的成本已經遠遠大于尋找新的替代方案。因此，chiplet的概念被提出，通過異構集成系統方案，不同的組件可以在獨立的裸片上進行芯片設計和實現，其中不同的裸片可以選擇不同的工藝節點制造。如，一些不適合先進工藝制造的芯片可以用低一制程的技術制造，降低成本。最后這些組件通過在廉價的基底上采用多芯片互聯的方式實現各組件之間的數據傳輸。chiplet可以帶來多種好處，最直接的就是設計周期的縮短和成本的降低。在有機基質上通過多chiplet封裝技術還可實現硬件復用。

目前已有的chiplet封裝集成技術包括有源基材(organic substrates)，無源器件(passive interposer)及硅橋(silicon bridges)。但這幾種技術都面臨擴展性差及異構芯片如何集成等問題。因此，一種叫有源器件(Active interposer)的技術被提了出來。有源器件是在中介層(interposer)上集成一些主動器件，包括IO口、AIB或HBM等物理接口、模擬電路、電源管理以及可擴展的片上網絡用于連接所有的芯片。這種有源中介層的設計需要在芯片和它們的封裝之間借助標準化接口等時考慮大量的協同設計。

一種有源中介層設計，如法國研究機構CEA-Leti在ISSCC 2020上展示的96核芯片。其中中介層里包含電壓調節器和一個片上網絡(NoC)，該網絡可以將內核的片上SRAM存儲器等各個部分連接在一起，這是一種3D封裝形式。與之相區別的是無源中介層，這種中介層中只存在電路，采用的是2.5D封裝形式。

現有的chiplet封裝集成技術方案如：

硅基板無源中介層，其在中介層中制備硅通孔(TSV)，通過TSV連接硅基板上下表面的金屬層實現板間互聯，這種方案中介層只承擔電路連接角色。

硅基板有源中介層，其在中介層中可集成一些有源器件及一個片上網絡，缺點是無統一的接口標準，無法實現通用性，可配置性差。

目前已有的chiplet方案多采用一芯片一架構的專用集成策略，無論是何種chiplet方案，尚無通用的，可擴展的模塊化的chiplet計算架構。因此在復雜工作環境下工作時，需要引入大量多種專用集成策略白白產生了大量的經濟消耗，浪費人力成本。

發明內容

為解決上述問題，提供一種通用的可配置的有源基板電路結構，本發明采用了如下技術方案：