[發(fā)明專利]三維堆疊處理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080102801.2
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN115868023A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 牛迪民;韓偉;關天嬋;王雨豪;李雙辰;鄭宏忠
• 申請（專利權）人: 阿里巴巴集團控股有限公司
• 主分類號: H01L23/60
• 分類號: H01L23/60
• 代理公司: 北京同鈞律師事務所 16037
• 代理人: 柴海平;許懷遠

本技術的一些方面針對三維(3D)堆疊處理系統(tǒng)，其特點是高內存容量、高內存帶寬、低功耗和小外形尺寸。3D堆疊處理系統(tǒng)包括多個處理器芯粒和直接耦合到多個處理器芯粒中的每一個的輸入/輸出電路。

背景技術

計算系統(tǒng)對現(xiàn)代社會的進步做出了重大貢獻，并被用于許多應用中以獲得有利的結果。許多設備，如臺式個人電腦(PC)、筆記本電腦、平板電腦、上網(wǎng)本、智能手機、服務器等，在娛樂、教育、商業(yè)和科學的大多數(shù)領域促進了通信和分析數(shù)據(jù)的生產(chǎn)力的提高和成本的降低。許多技術，如高端圖形、40G/100G以太網(wǎng)、百億億次級高性能計算等，需要高密度內存、高內存帶寬和低功耗解決方案。

參考圖1A和圖1B，示出了根據(jù)常規(guī)技術的基于高帶寬內存(HBM)的近內存處理(PNM)解決方案。HBM PNM解決方案可以包括內存裸片(die)110-125與邏輯裸片130的三維(3D)堆疊。邏輯裸片130和內存裸片110至125的尺寸相同，因此邏輯裸片尺寸受內存裸片尺寸的限制。此外，內存裸片制造良率限制了內存裸片110-125的尺寸，因此也限制了邏輯裸片130的裸片尺寸。

內存裸片110-125和邏輯裸片130的3D堆疊可以利用中介層145與處理單元或其他片上系統(tǒng)140集成。例如，在常規(guī)2.5D集成中，內存裸片110至125和邏輯芯片130的3D堆疊可以利用中介層145與GPU集成。

如圖1B所示，中介層145可以提供物理層(PHY)邏輯150，諸如地址命令邏輯、數(shù)據(jù)(DQ)線收發(fā)邏輯以及信號連通性測試邏輯。中介層145還可以提供硅穿孔區(qū)域155，用于將電源耦合到內存裸片110-125。中介層145還可以提供包括直接訪問連接的測試設計區(qū)域160。

現(xiàn)在參考圖2，可以利用諸如外圍卡接口快速(PCIe)扇出交換器240之類的常規(guī)互連將多個HBM PNM 210-220進一步集成在印刷電路板(PCB)230上。然而，常規(guī)HBM PNN解決方案的特點在于有限的內存容量、有限的內存帶寬、較低的功率效率和較大的外形尺寸(form factor)。因此，不斷需要改進的高性能內存和處理解決方案。

發(fā)明內容

通過參考以下描述和附圖可對本技術進行最好的理解，這些描述和附圖用于說明針對包括多個處理器芯粒和直接耦合到多個處理器芯粒中的每一個的輸入/輸出電路的處理系統(tǒng)的本技術的實施例。處理系統(tǒng)可以具有高內存容量、高內存帶寬、低功耗和小外形尺寸的特點。

在一個實施例中，處理系統(tǒng)可以包括多個處理器芯粒、輸入/輸出模塊和中介層。多個處理器芯粒中的每一個可以包括耦合到相應邏輯裸片的多個內存裸片。中介層可以被配置為將每個處理器芯粒耦合到多個處理器芯粒中的一個或多個其他處理器芯粒。中介層還可以被配置為將每個處理器芯粒耦合到輸入/輸出模塊。中介層還可以被配置為將輸入/輸出模塊耦合到處理系統(tǒng)的多個外部觸點。

在另一實施例中，處理系統(tǒng)可以包括多個處理器芯粒和有源中介層。多個處理器芯粒中的每一個可以包括耦合到相應邏輯裸片的多個內存裸片。有源中介層可以包括輸入/輸出電路。有源中介層可以被配置為將每個處理器芯粒耦合到多個處理器芯粒中的一個或多個其他處理器芯粒。有源中介層還可以被配置為將多個處理器芯粒耦合到輸入/輸出電路。有源中介層還可以被配置為將輸入/輸出電路耦合到處理系統(tǒng)的多個外部觸點。

本發(fā)明內容被提供用于以簡化的形式介紹以下在具體實施方式中進一步描述的一些概念。本發(fā)明內容不旨在識別所要求保護的主題的關鍵特征或基本特征，也不旨在限制所要求保護主題的范圍。

附圖說明

本技術的實施例在附圖的圖中以示例而非限制的方式示出，其中相似的附圖標記表示相似的元件，并且其中：

圖1A和1B示出了根據(jù)常規(guī)技術的基于高帶寬內存(HBM)的近內存處理(PNM)解決方案。

圖2示出了根據(jù)常規(guī)技術的基于HBM的PNM互連解決方案。

圖3示出了根據(jù)本技術的一些方面的處理系統(tǒng)。