(57)【要約】  積層されたマルチダイ集積回路パッケージ内のシリコン貫通ビア(TSV)は、その標準的なミッションモードで、パッケージのフィールド動作中に、所望に応じて、別の接続構成をとるように制御される。TSV接続は、例えば、そのダイの工場デフォルト接続とは異なるやり方で、影響されたダイを接続するように再構成可能である。ダイの固有回路の入力および/または出力へのTSV接続は、変更可能である。ダイが、積層内のダイを相互接続するインターフェースから完全に切断されても、またはこのようなインターフェースから元々切断されていたダイが、インターフェースに接続されてもよい。
2013508941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路ダイであって、
前記ダイに対する信号に外部アクセスを供給するための、前記ダイを通って延在する第1の複数のビアと、
前記第1の複数のビアに、複数の信号搬送構成のうちの選択された1つをとらせるように構成されている、前記ビアと結合されているルータとを
備え、
前記選択された信号搬送構成においては、少なくとも1つのビアは、前記少なくとも1つのビアが、別の前記信号搬送構成では搬送しない少なくとも1つの信号を搬送する、
ダイ。
【請求項２】
少なくとも別の前記ビアは、前記別の前記信号搬送構成で、前記少なくとも1つの信号を搬送する、請求項1に記載のダイ。
【請求項３】
前記選択された信号搬送構成を示す制御信号をそれに対して供給するための前記ルータと結合されているコントローラを含む、請求項1に記載のダイ。
【請求項４】
前記コントローラは、前記選択された信号搬送構成を示す情報を受け取り、前記情報に応答して前記制御信号を供給するように構成されている、請求項3に記載のダイ。
【請求項５】
前記コントローラは、前記第1の複数のビアの第1の群と結合されて、前記情報を前記第1の群のビアを通る前記ダイの外部のソースから受け取る、請求項4に記載のダイ。
【請求項６】
前記ルータは、前記情報を前記第1の群のビアから前記コントローラにルーティングするように構成されている、請求項5に記載のダイ。
【請求項７】
前記外部ソースは、第2の集積回路ダイに対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する第2の複数のビアを有する前記第2のダイを含む、請求項5に記載のダイ。
【請求項８】
前記第1の群のビアは、前記第2の複数のビアの第2の群に接続して、前記情報を受け取るようになされている、請求項7に記載のダイ。
【請求項９】
前記コントローラは、前記情報を、前記選択された信号搬送構成を選択する外部コントローラから受け取るようになされている、請求項4に記載のダイ。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記制御信号を保存するためのレジスタを含む、請求項3に記載のダイ。
【請求項１１】
前記第1の複数のビアの第1の群は、前記コントローラと結合されて、前記第2のダイを通って延在し、前記第2のダイに対する信号に外部アクセスを供給する第2の複数のビアによってとることが可能な複数の信号搬送構成のうちの選択された1つを示す情報を、前記コントローラから第2の集積回路ダイの第2のコントローラに転送する、請求項3に記載のダイ。
【請求項１２】
前記ルータと結合されている固有回路を含み、前記信号搬送構成のそれぞれのものにおいては、前記ルータは、それぞれの信号を前記固有回路のそれぞれの部分から前記ビアのうちの同じものにルーティングする、請求項1に記載のダイ。
【請求項１３】
ダイを通って延在し、前記ダイに対する信号に外部アクセスを供給する複数のビアに、ルータを使用して第1の信号搬送構成をとらせるステップと、
前記複数のビアに、前記ルータを使用して第2の信号搬送構成をとらせるステップと
を含み、
前記第1の信号搬送構成においては、前記ビアのうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つのビアが、前記第2の信号搬送構成では搬送しない関連する少なくとも1つの信号を搬送する、
集積回路ダイ動作の方法。
【請求項１４】
前記第1および第2の信号搬送構成はそれぞれ、信号を前記ダイ上の固有回路のそれぞれの部分から前記ビアのうちの同じものにルーティングする、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
複数の集積回路ダイを備える積層された集積回路装置において、
それぞれのダイは、
前記ダイに対する信号に外部アクセスを供給するための、前記ダイを通って延在する複数のビアであって、前記複数のダイは、それぞれのダイの前記ビアが、隣接するダイの前記ビアに接続されるように、積み重なって配置されている、ビアと、
前記関連するビアと結合され、前記関連するビアに、前記ダイの固有回路が、前記関連するビアのうちの選択されたものによって接続されて、隣接するダイとシグナリングするシグナリング接続構成をとらせるように、および
前記関連するビアに、前記ダイの前記固有回路が接続されずに、前記隣接するダイとシグナリングするシグナリング切断構成をとらせるように構成されているルータとを含む、
積層された集積回路装置。
【請求項１６】
前記ダイのうちの1つと結合されているパッケージ用基板を含む、請求項15に記載の装置。
【請求項１７】
請求項1に記載の複数の集積回路ダイを備え、
前記複数のダイは、それぞれのダイの前記ビアが、隣接するダイの前記ビアに接続されるように積み重なって配置されている、
積層された集積回路装置。
【請求項１８】
前記ダイのうちの1つと結合されているパッケージ用基板を含む、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
複数の積層された集積回路ダイを動作させる方法であって、それぞれのダイは、前記ダイに対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する複数のビアを含み、それぞれのダイの前記ビアは、隣接するダイの前記ビアに接続され、
少なくとも1つのダイの前記ビアに、前記少なくとも1つのダイの固有回路が、前記ビアのうちの選択されたものによって接続されて、隣接するダイとシグナリングするシグナリング接続構成をとらせるステップと、
前記少なくとも1つのダイの前記ビアに、前記少なくとも1つのダイの前記固有回路が接続されずに、前記隣接するダイとシグナリングするシグナリング切断構成をとらせるステップと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記シグナリング接続構成は、前記残りのダイのうちの少なくともいくつかを相互接続し、そこから前記1つのダイは、前の構成で切断されていたインターフェース内に前記1つのダイの接続を含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記シグナリング切断構成は、前記インターフェースから、前記残りのダイのうちの少なくとも1つの切断を含む、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
前記シグナリング切断構成は、前記残りのダイのうちの少なくともいくつかを相互接続するインターフェースから、前記1つのダイの切断を含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２３】
請求項17に記載の積層された集積回路装置と、
前記積層された集積回路装置の外部に設けられ、それと結合されて、それと通じる電子回路と
を備える、システム。
【請求項２４】
前記積層された集積回路装置は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの1つを実装し、前記電子回路は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの前記1つと協働することが可能である、請求項23に記載のシステム。
【請求項２５】
請求項15に記載の積層された集積回路装置と、
前記積層された集積回路装置の外部に設けられ、それと結合されて、それと通じる電子回路と
を備える、システム。
【請求項２６】
前記積層された集積回路装置は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの1つを実装し、前記電子回路は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの前記1つと協働することが可能である、請求項25に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2009年10月19日に出願された米国特許仮出願第61/252,865号、および2010年5月4日に出願された米国特許出願第12/773,340号への優先権を主張するものであり、これらはともに参照によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本研究は、半導体集積回路デバイスに関するものであり、より詳細には、シリコン貫通ビア(TSV)によって相互接続された積層化構成での多重集積回路ダイのパッケージ化構成に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来の技術は、TSVによって相互接続された隣接するダイによる積層されたマルチダイパッケージを提供している。いくつかのスペアTSVが、冗長目的でそれぞれのダイ上に設置可能であり、それによって、製造中に識別可能ないずれの不良TSVをも交換可能にする。初期の製造工程が完了した後は、ダイ上のスペアTSVは、使用されない。
【０００４】
そのため、積層されたマルチダイパッケージにおけるスペアTSVの使用を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許仮出願第61/252,865号明細書
【特許文献２】米国特許出願第12/773,340号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明の目的は、積層されたマルチダイパッケージにおけるスペアTSVの使用のための装置、方法、およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の広範な態様によれば、集積回路ダイ装置であって、装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、装置を通って延在する複数のビアと、前記ビアと結合され、前記ビアに、複数の信号搬送構成のうちの選択された1つをとらせるように構成されているルータとを備え、前記選択された信号搬送構成においては、前記ビアのうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つのビアが、別の前記信号搬送構成では搬送しない関連する少なくとも1つの信号を搬送する、装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、少なくとも別の前記ビアは、前記別の前記信号搬送構成で、関連する少なくとも1つの信号を搬送する。
【０００９】
有利には、この装置は、前記選択された信号搬送構成を示す制御信号をそれに対して供給するための前記ルータと結合されているコントローラを含む。
【００１０】
加えて、前記コントローラは、前記選択された信号搬送構成を示す情報を受け取り、前記情報に応答して前記制御信号を供給するように構成されている。
【００１１】
好都合には、前記コントローラは、前記ビアの1つの群と結合されて、前記情報を前記群のビアを通る装置の外部のソースから受け取る。
【００１２】
好ましくは、前記ルータは、前記情報を前記群のビアから前記コントローラにルーティングするように構成されている。
【００１３】
好都合には、外部ソースは、さらなる集積回路ダイ装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在するさらなる複数のビアを有するさらなる装置である。
【００１４】
加えて、前記群のビアは、さらなる複数のビアのさらなる群に接続して、前記情報を受け取るようになされている。
【００１５】
有利には、前記コントローラは、前記情報を、前記選択された信号搬送構成を選択する外部コントローラから受け取るようになされている。
【００１６】
利益のあるようには、前記コントローラは、前記制御信号を保存するためのレジスタを含む。
【００１７】
加えて、前記ビアの1つの群は、前記コントローラと結合されて、さらなる装置を通って延在し、さらなる装置に対する信号に外部アクセスを供給するさらなる複数のビアによってとることが可能な複数の信号搬送構成のうちの選択された1つを示す情報を、前記コントローラからさらなる集積回路ダイ装置のさらなるコントローラに転送する。
【００１８】
好ましくは、装置は、前記ルータと結合されている固有回路を含み、前記信号搬送構成のそれぞれのものにおいては、前記ルータは、それぞれの信号を前記固有回路のそれぞれの部分から前記ビアのうちの同じものにルーティングする。
【００１９】
本発明の別の広範な態様によれば、ダイを通って延在し、ダイに対する信号に外部アクセスを供給する複数のビアに、第1の信号搬送構成をとらせるステップと、複数のビアに、第2の信号搬送構成をとらせるステップとを含み、第1の信号搬送構成においては、ビアのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つのビアが、第2の信号搬送構成では搬送しない関連する少なくとも1つの信号を搬送する、集積回路ダイ動作の方法を提供する。
【００２０】
好ましくは、第1および第2の信号搬送構成はそれぞれ、信号をダイ上の固有回路のそれぞれの部分からビアのうちの同じものにルーティングする。
【００２１】
本発明のさらなる別の広範な態様によれば、複数の集積回路ダイ装置を備える積層された集積回路装置が提供され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、集積回路ダイ装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する複数のビアを含み、前記複数の集積回路ダイ装置は、それぞれの前記集積回路ダイ装置のビアが、隣接する集積回路ダイ装置のビアにそれぞれ接続されるように積み重なって配置され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、関連するビアと結合され、関連するビアに、関連する集積回路ダイ装置の固有回路が、関連するビアのうちの選択されたものによって接続されて、隣接する前記集積回路ダイ装置とシグナリングするシグナリング接続構成をとらせるように構成されているルータを含み、それぞれの前記ルータはさらに、関連するビアに、関連する集積回路ダイ装置の固有回路が接続されずに、隣接する集積回路ダイ装置とシグナリングするシグナリング切断構成をとらせるように構成されている。
【００２２】
好ましくは、装置は、1つの前記集積回路ダイ装置と結合されているパッケージ用基板を含む。
【００２３】
本発明のさらなる別の広範な態様によれば、複数の集積回路ダイ装置を含む積層された集積回路装置が提供され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、集積回路ダイ装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する複数のビアを含み、前記複数の集積回路ダイ装置は、それぞれの前記集積回路ダイ装置のビアが、隣接する集積回路ダイ装置のビアにそれぞれ接続されるように積み重なって配置され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、関連するビアと結合され、関連するビアに、複数の信号搬送構成のうちの選択された1つをとらせるように構成されているルータを含み、前記選択された信号搬送構成においては、関連するビアのうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つのビアが、別の前記信号搬送構成で搬送されない関連する少なくとも1つの信号を搬送する。
【００２４】
好ましくは、装置は、1つの前記集積回路ダイ装置と結合されているパッケージ用基板を含む。
【００２５】
本発明の別の広範な態様によれば、複数の積層された集積回路ダイ装置を動作させる方法を提供し、それぞれの集積回路ダイ装置は、集積回路ダイ装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する複数のビアを含み、それぞれの前記集積回路ダイ装置のビアは、隣接する集積回路ダイ装置のビアにそれぞれ接続され、方法は、1つの集積回路ダイ装置のビアに、1つの集積回路ダイ装置の固有回路が、ビアのうちの選択されたものによって接続されて、隣接する前記集積回路ダイ装置とシグナリングするシグナリング接続構成をとらせるステップと、1つの集積回路ダイ装置のビアに、1つの集積回路ダイ装置の固有回路が接続されずに、隣接する集積回路ダイ装置とシグナリングするシグナリング切断構成をとらせるステップとを含む。
【００２６】
有利には、前記第1に論じたステップは、残りの前記集積回路ダイ装置のうちの少なくともいくつかを相互接続し、そこから前記1つの集積回路ダイ装置は、前記第1に論じたステップの前に切断されていたインターフェース内に1つの前記集積回路ダイ装置の接続をもたらす。
【００２７】
好都合には、前記第2に論じたステップは、前記インターフェースから、前記少なくともいくつかの残りの集積回路ダイ装置のうちの1つの切断をもたらす。
【００２８】
好ましくは前記最後に論じたステップは、残りの前記集積回路ダイ装置のうちの少なくともいくつかを相互接続するインターフェースから、1つの前記集積回路ダイ装置の切断をもたらす。
【００２９】
本発明の別の広範な態様によれば、複数の集積回路ダイ装置を含む積層された集積回路装置を備えるシステムが提供され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、集積回路ダイ装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する複数のビアを含み、前記複数の集積回路ダイ装置は、それぞれの前記集積回路ダイ装置のビアが、隣接する集積回路ダイ装置のビアにそれぞれ接続されるように積み重なって配置され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、関連するビアと結合され、関連するビアに、複数の信号搬送構成のうちの選択された1つをとらせるように構成されているルータを含み、前記選択された信号搬送構成においては、関連するビアのうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つのビアが、別の前記信号搬送構成で搬送されない関連する少なくとも1つの信号を搬送し、電子回路は、前記積層された集積回路装置の外部に設けられ、それと結合されて、それと通じる。
【００３０】
好ましくは、前記積層された集積回路装置は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの1つを実装し、前記電子回路は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの前記1つと協働することが可能である。
【００３１】
本発明のさらなる別の態様によれば、複数の集積回路ダイ装置を含む積層された集積回路装置を備えるシステムが提供され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、集積回路ダイ装置に対する信号に外部アクセスを供給するための、それを通って延在する複数のビアを含み、前記複数の集積回路ダイ装置は、それぞれの前記集積回路ダイ装置のビアが、隣接する集積回路ダイ装置のビアにそれぞれ接続されるように積み重なって配置され、それぞれの前記集積回路ダイ装置は、関連するビアと結合され、関連するビアに、関連する集積回路ダイ装置の固有回路が、関連するビアのうちの選択されたものによって接続されて、隣接する前記集積回路ダイ装置とシグナリングするシグナリング接続構成をとらせるように構成されているルータを含み、それぞれの前記ルータはさらに、関連するビアに、関連する集積回路ダイ装置の固有回路が接続されずに、隣接する集積回路ダイ装置とシグナリングするシグナリング切断構成をとらせるように構成され、電子回路が、前記積層された集積回路装置の外部に設けられ、それと結合されて、それと通じる。
【００３２】
有利には、前記積層された集積回路装置は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの1つを実装し、前記電子回路は、データ処理機能およびデータ保存機能のうちの前記1つと協働することが可能である。
【００３３】
この開示の目的のため、ルータが、スイッチ、マルチプレクサ、または複数の入力のうちのいずれか1つを出力ポートに選択的に接続するための当技術分野において知られている任意の他の手段を含むことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置を図式的に示す図である。
【図２】本研究の例示的な実施形態による図1のTSVルータをより詳細に図式的に示す図である。
【図３】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置のダイ内のTSVルータコントローラ間の伝達リンクを図式的に示す図である。
【図４】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置によって支持されるTSV再配分の例を図式的に示す図である。
【図５ａ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置のTSVルータコントローラにおける読出しレジスタとそれぞれ関連するシグナリング動作のタイミング図である。
【図５ｂ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置のTSVルータコントローラにおける書込みレジスタとそれぞれ関連するシグナリング動作のタイミング図である。
【図６】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置内で、スレーブダイをより詳細に図式的に示す図である。
【図７ａ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置におけるダイレベル接続の再構成の例を図式的に示す図である。
【図７ｂ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置におけるダイレベル接続の再構成の例を図式的に示す図である。
【図７ｃ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置におけるダイレベル接続の再構成の例を図式的に示す図である。
【図８ａ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置におけるダイレベル接続の再構成の例を図式的に示す図である。
【図８ｂ】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置におけるダイレベル接続の再構成の例を図式的に示す図である。
【図９】本研究の例示的な実施形態による積層されたマルチダイパッケージ装置を含むシステムを図式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本研究の例示的な実施形態は、積層されたマルチダイパッケージ内のTSVに、プログラム可能レジスタによって制御可能なルータを使用して、所望に応じて、別の接続構成をとらせることを提供する。様々な実施形態においては、ダイ同士の間の接続、またはダイと基板との間の接続が再構成される。レジスタ内に保存されている値を変更することによって、ユーザは、その標準的なミッションモードでパッケージのフィールド動作中、例えば、工場デフォルト接続とは異なるやり方で、影響されたダイを接続する。例として、ダイの固有回路のI/O(入力および/または出力)へのTSV接続は変更可能であり、ダイが、積層から完全に切断されても、または工場デフォルト構成で積層から元々切断されていたダイが、接続されてもよい。
【００３６】
図1は、本研究の例示的な実施形態による積層された集積回路ダイを含むマルチチップパッケージを図式的に示している。マスタダイ11が、パッケージの外部端子(例えば、パッケージリード)に接続されている。1つまたは複数のスレーブダイが、マスタダイ11の上に積層可能である。(物理的積層を図1に示す図には明示していないが、当業者には認識されるであろう。)図1は、スレーブダイ12を明示しており、それは、マスタダイ11に物理的に対向して積み重なって位置決めされることになる。介在する積層されたスレーブダイ12を12Aにおいてまとめて示している。破線100は、マスタダイ11のTSVと、マスタダイ11に隣接するスレーブダイのそれぞれ軸方向に位置合わせされたTSVとの間の接続を示す。破線101は、スレーブダイ12のTSVと、スレーブダイ12に隣接するスレーブダイのそれぞれ軸方向に位置合わせされたTSVとの間の接続を示す。12Aにおける介在する積層されたスレーブダイの隣接するもの同士の間のTSV接続は、明示していない。集積回路ダイの積層をパッケージ化することが当技術分野においては知られており、隣接するダイの各対のそれぞれ軸方向に位置合わせされたTSVは、互いに電気的に接続されている。
【００３７】
典型的には、いくつかのTSVは、各ダイ上に形成され、ダイを通って延在して、ダイのそれぞれ対向する側の隣接するダイのTSVに接続する。TSVのサブセットが、積み重なったダイ同士の間の信号および/または電力を接続するための設計によって選択される。本研究の例示的な実施形態は、チップ設計における使用のために配分されることも、不良TSVを交換するために使用されることもなかった残りの(スペア)TSVの利点を生かす。これらのスペアTSVは、将来、別の接続構成を確立するために利用可能にされる。
【００３８】
図1におけるマスタダイ11は、パッケージ基板13(いくつかの実施形態においてはプリント回路基板)を介してパッケージ化されたマルチダイ積層部の外部端子に接続されている。マスタダイ11は、TSV18と、TSVルータ14と、TSVルータコントローラ15と、マスタダイ11の標準機能を実装する固有回路とを含む。スレーブダイ12は、TSV19と、TSVルータ14と、TSVルータコントローラ17と、それ自体の固有回路とを含む。
【００３９】
図2は、本研究の例示的な実施形態によるTSVルータ14をより詳細に図式的に示している。ルータ14は、ダイのそれらのTSVに接続されているデフォルトポートを含み、それらのTSVは、積層されたマルチダイパッケージの意図された動作に必要な信号および電力を搬送するように、チップ設計によって割当て済みである。これらのTSVを、本明細書においてはデフォルトTSVとも呼ぶ。設計はまた、デフォルトTSVを配分して、ダイの対向する側の隣接するダイによって使用するため、ダイを通じて信号および/または電力を転送することが可能である。ルータ14は、ダイの固有回路とインターフェースするための固有回路ポートをさらに含む。元々製造されるダイの初期デフォルト構成においては、ルータ14は、デフォルトポートと固有回路ポートとの間の適切な接続を実装して、所望に応じてデフォルトTSVを固有回路に接続する。
【００４０】
この開示の目的のため、ルータが、スイッチ、マルチプレクサ、または複数の入力のうちのいずれか1つを出力ポートに選択的に接続するための当技術分野において知られている任意の他の手段を含むことに留意すべきである。
【００４１】
これまでは、残りのスペアTSVは、それらが製造プロセス中に識別された不良TSVを交換する冗長目的に利用可能な場合、初期の製造プロセス中を除いては使用されることはなかった。本研究によれば、ルータ14は、スペアTSVに接続されている再配分ポートを含む。したがって、これらのスペアTSVは、その標準ミッションモードでパッケージのフィールド動作中に、積層されたマルチダイパッケージ内で、接続を再構成し、かつ/または新規接続を構成する際に使用するために利用可能である。
【００４２】
図2はまた、様々な実施形態においては、ルータコントローラ(図1における15および17も参照のこと)が、ルータ14を介して(破線を参照のこと)、または専用接続部21によって、関連するダイのデフォルトTSVに接続可能であることを示している。コントローラ内のプログラマブルレジスタは、すでに別の形で接続されている信号を再接続または切断するため、または前に存在していなかった新規接続を形成するために、スペアTSVを配分するように、TSVを介してアクセス可能であり、22における制御接続部を介してルータ14を制御するために使用可能である。
【００４３】
図3は、マスタダイ11、および複数のスレーブダイ12(スレーブダイ1〜nとも示す)を示し、そのルータコントローラは、相互接続されたダイのTSVを含む専用リンクを介して相互接続されている。いくつかの実施形態においては、専用リンクは、マスタコントローラ15からそれぞれのスレーブコントローラ17に対して、それぞれ個別の接続の形態であってよい。これを、図3における破線の接続で示している。いくつかの実施形態においては、単一の並列リンクは、マスタコントローラを共有バス31に関してすべてのスレーブコントローラに接続する。個別コントローラ相互接続による破線の実施形態においては、マスタコントローラ15は、それぞれのスレーブコントローラ17につき1つのいくつかの個別ポートを有する。したがって、これらの実施形態は、その数のスレーブダイのみに適応する。一方では、共有バスの実施形態は、スレーブダイを識別するために存在するアドレスと同じスレーブダイに適応する。したがって、支持可能なスレーブダイの数は、共有のバス31によって支持されるデバイスアドレスフィールドの幅によってのみ決まる。
【００４４】
いくつかの実施形態は、既存の接続を遮断し、かつ/または新規接続を形成することに対応する具体的な値により、関連するルータコントローラの1つまたは複数のレジスタをプログラミングすることによってダイのTSVを再配分する。概して、ユーザは、その接続値を積層内のダイ(例えば、マスタ)のルータコントローラのレジスタにプログラミングし、それは、ひいては、積層内の他のダイ内の対応するレジスタに影響をもたらす。このようにして、積層内のすべてのダイの中でTSV接続構成は調整可能である。
【００４５】
再度図3を参照すると、いくつかの実施形態においては、ユーザは指定されたコマンドを利用して、外部コントローラ102からユーザコマンドを受け取るために103において外部パッケージリードに接続されている(図1も参照のこと)マスタダイ11上の適切なルータコントローラレジスタを再度プログラミングする。いくつかの実施形態においては、103における接続は、マスタダイ11のTSV、パッケージ基板、および外部パッケージ端子を介して行われる。マスタダイに関しては、固有回路は、ルータコントローラ15へのポート38を有し、その中のレジスタへの読出し/書込みアクセスに使用される。いくつかの実施形態においては、TSVコントローラ15は、TSVルータコントローラリンク(例えば、共有バス31)を使用して、その新規に書き込まれたレジスタ値(または、所望のTSV構成に必要な対応する値)を、TSV接続の所望の再構成で含まれる任意のスレーブダイ(または複数のダイ)のルータコントローラレジスタに複写する。マスタダイ11のルータコントローラ15は、コマンド内に含まれる情報から、そのレジスタと、影響されたスレーブダイコントローラ17のものとに書き込むべき適切な値を確定して、積層部の所望のTSV構成を実現する。
【００４６】
図4は、本研究の例示的な実施形態による既存の接続の再構成を示す。図4の上部は、製造時点で稼働中に全利用可能なTSVのサブセット(図4では、黒い稼働中TSV線で示す)を有する一層のダイを示している。ミッションモードで使用中の何らかのときに、ダイ積層部のスペアTSV接続は、図4の下部における(別の黒い稼働中TSV線で示す)元々の稼働中TSV以外のTSVを使用するように再構成可能である。概して、コマンドが、ルータコントローラのうちの1つまたは複数のレジスタをプログラミングするように発行され、次いでそれは、関連するTSVルータに、関連する接続を再度割当てさせる。これは、図5に示すなどの独自のコマンドを有するいくつかの実施形態において行われる。コマンドは、必須デバイスアドレス(DA)およびコマンド情報(CMD)を有する。いくつかの実施形態においては、レジスタは、図5aに関連して後述するように読出し可能であるか、または図5bに関連して後述するように書込み可能である。レジスタの書込み(プログラミング)動作に関しては、いくつかの実施形態は、レジスタアドレスと、それの対応する書込みデータとを対で供給する。ターゲットレジスタアドレスならびにデータを供給することによって、コントローラは、他の書込み可能なレジスタタイプに必要なレジスタ群におけるすべてのフィールドに対して、正確なデータを発行する必要がない。したがって、コントローラは、すべての既存のレジスタ値のマップを維持するか、または後続の再プログラミングのためのレジスタ値をまず読み出すかなどのオーバヘッドを回避する。
【００４７】
図5aは、本研究の例示的な実施形態によるTSV配分レジスタを読み出すために使用されるコマンドを示す。いくつかの実施形態においては、コマンドパケットは、従来のプロトコルに続く。具体的には、CSI(コマンドストローブ入力)が高いと、デバイスアドレスの後に、コマンドバイトが続き、レジスタアドレスバイトは、バス(例えば、図3の共有バス31)上へと駆動され、それによって、コマンドパケット内に与えられたアドレスにおいてレジスタから始まるTSV配分レジスタを読み出すようにターゲットデバイスを用意する。
【００４８】
所与の時間(典型的なデバイスデータシートにおいては、しばしばtCDSとも呼ぶ)が経過した後、コントローラは、コマンドパケットにおいて特定されたアドレスで始まる現在のレジスタデータによりバスを駆動するためにターゲットデバイスをシグナリングするDSI(データストローブ入力)をアサートする。ターゲットデバイスは、そのアドレスポインタを内部的に増分し、DSIが高い限り、またはレジスタアドレススペースの端部が到達されるまでの間、連続するレジスタアドレスからデータを送り出す。これは、コマンドへのダイの応答を構成し、DSIアサート後のバス活動によって示される。
【００４９】
図5bは、本研究の例示的な実施形態によるマルチチップパッケージにおけるTSVの配分を変更するために使用されるコマンドパケットを示す。いくつかの実施形態においては、コマンドパケットは概して、図5aで示す従来のプロトコルの後に続き、デバイスアドレスを含み、コマンドバイトがその後に続き、アドレス/データのバイトの対がその後に続く。レジスタアドレスおよび対応するデータは、対で供給され、それぞれは、様々な実施形態においては、1バイトまたは複数バイトの長さであることが可能である。これらの詳細は、デバイス設計パラメータによって決まり、デバイスデータシートにおいて特定されることになる。例えば、より多いTSVを有するデバイスには、より少ないTSVを使用するデバイスよりも長いバイトカウントのアドレスフィールドおよびデータフィールドが必要な場合がある。それぞれのアドレスフィールドは、TSVへの信号の配分についての情報を含む配分レジスタの集合体における独自のレジストを示す。コマンドパケットデータフィールドにおいて供給されるデータは、特定の配分レジスタにおけるデータに上書きし、それによって、新規TSV/信号配分を実施する。
【００５０】
これまで未接続の固有ダイ回路を接続するための例示的な実施形態を図6に図式的に示している。TSVは、デフォルト製造構成で接続されなかった(Cct1-Cctnと概して示す)積層パッケージサブ回路内に接続するためにか、またはデフォルト製造構成で接続された積層パッケージ選択のサブ回路から切断するために使用可能である。
【００５１】
図7は、本研究の例示的な実施形態によるダイを追加し/ダイを積層から取り除く、またはダイを追加し/ダイをリングアーキテクチャから取り除くことを図式的に示している。一例としては、積層されたメモリパッケージが、メモリインターフェースまたはリングアーキテクチャから取り除かれたそのダイのうちの1つを有しても、または将来、インターフェース/リングに追加可能な「スペア」ダイを含んでもよい。図7におけるダイ0は、マスタダイ11であってよく、残りのダイ(Die1〜Die3)は、スレーブダイ12である。図7は、上部(図7b)、または中間部(図7c)のダイが、図7aのインターフェース/リング構成から取り除かれている状況を示している。いくつかの実施形態においては、ユーザは、適切なコマンドを発行するように外部コントローラ102(図1および図3も参照のこと)を動作させ、そのコマンドは、影響されたダイのTSVルータに、ダイの現在のTSV構成を、現在の構成で固有回路に接続されているダイのTSVのうちのダイ選択のものの固有回路から切断することによって変更させる。いくつかの実施形態においては、外部コントローラ102は、OS(オペレーティングシステム)に、またはパッケージにおける所定の状態を検出するコントローラのマイクロコードに自動的に応答してコマンドを発行する。
【００５２】
図8aは、本研究の例示的な実施形態によるデバイス積層部を示し、それは、ユーザか、または自動ソフトウェア/ハードウェア制御かのいずれかによって選択的に接続可能な「スペア」ダイ(ダイ3)を含む。例示的なアプリケーションが、1つまたは複数のスペアフラッシュダイを含むマルチチップパッケージフラッシュメモリデバイスにある。より大きなメモリ容量が求められる場合、スペアダイは、図8bに示すインターフェース/リング内に追加可能である。別の例としては、図8における1つのダイが故障した場合、それは、取り除くことが可能であり、スペアダイと交換可能であり、それによって、最終的には図7cに示す構成に到達し、マルチチップパッケージの有用寿命を延長する。様々な実施形態においては、ダイ交換プロセスは、特定のダイ上のエラーが及ぼすいくつかの閾値によってか、ダイ上の固有回路内の所定の数のサブ回路の故障によってか、または具体的なサブ回路の故障によって、トリガ可能である。その状態が検出されると、適切なコマンド(複数のコマンド)が、スペアダイのTSVルータコントローラに、および故障したダイに、適切な救済的な手順、例えば:(1)インターフェース/リング内にスペアダイを接続する、(2)故障ダイからスペアダイにデータを転送する、および(3)フィールドダイをインターフェース/リングから切断する、の実行に関与させる。
【００５３】
図9は、本研究の例示的な実施形態によるシステムを図式的に示している。マルチダイ積層パッケージ91、例えば、図1〜図8bに関連して上述済みなどのパッケージは、外部電子回路92と通じるために結合されている。いくつかの実施形態においては、パッケージ91は、データ保存機能、例えば、フラッシュメモリ機能を実装する。いくつかの実施形態においては、パッケージ91は、任意の所望のアプリケーションの具体的な機能、例えば、デジタルデータ処理を実装する。様々な実施形態においては、電子回路92は、パッケージ91、例えば、パッケージ91によって実装されるデータ保存機能と協働することが可能なメモリコントローラによって実装される機能を使用し、かつ/または制御する回路のいずれの集合体であってよく、図1〜図8に関連して上述したコントローラ102の機能を実装することが可能である。
【００５４】
例示的な実施形態を詳細に前述してきたが、これは、本発明の範囲を限定するものでなく、様々な実施形態において実施可能である。
【符号の説明】
【００５５】
11  マスタダイ
12  スレーブダイ
12A  スレーブダイ
13  パッケージ基板
14  TSVルータ
15  TSVルータコントローラ
17  TSVルータコントローラ
18  TSV
19  TSV
21  専用接続部
22  制御接続部
31  共有バス
38  ポート
91  マルチダイ積層パッケージ
92  外部電子回路
100  破線
101  破線
102  外部コントローラ
103  接続
【図１】
2013508941.tif 000003
【図２】
2013508941.tif 000004
【図３】
2013508941.tif 000005
【図４】
2013508941.tif 000006
【図５ａ】
2013508941.tif 000007
【図５ｂ】
2013508941.tif 000008
【図６】
2013508941.tif 000009
【図７ａ】
2013508941.tif 000010
【図７ｂ】
2013508941.tif 000011
【図７ｃ】
2013508941.tif 000012
【図８ａ】
2013508941.tif 000013
【図８ｂ】
2013508941.tif 000014
【図９】
2013508941.tif 000015
【国際調査報告】
2013508941.tif 000016
2013508941.tif 000017