堆叠芯片模块及其制造和维修方法技术

本文公开了一种堆叠芯片模块及其制造和维修方法，该堆叠芯片模块具有集成电路芯片，该集成电路芯片具有可集成的内置自我维护块。该模块包括芯片的堆叠，每个芯片包括具有第一和第二控制器的自我维护块。第一控制器控制对芯片上功能块的晶片级和模块级维修（即自我测试或自我修复）。第二控制器在晶片级维修期间提供芯片外测试器与第一控制器之间的接口。每个芯片还包括多个互连结构（例如多路复用器和穿通基板通道），其集成位于堆叠中的相邻芯片的自我维护块，使得在模块级维修期间，位于堆叠中单个芯片（例如底部芯片）上的单个第二控制器仅提供芯片外测试器与所有第一控制器之间的接口。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本文公开了一种，该堆叠芯片模块具有集成电路芯片，该集成电路芯片具有可集成的内置自我维护块。该模块包括芯片的堆叠，每个芯片包括具有第一和第二控制器的自我维护块。第一控制器控制对芯片上功能块的晶片级和模块级维修（即自我测试或自我修复）。第二控制器在晶片级维修期间提供芯片外测试器与第一控制器之间的接口。每个芯片还包括多个互连结构（例如多路复用器和穿通基板通道），其集成位于堆叠中的相邻芯片的自我维护块，使得在模块级维修期间，位于堆叠中单个芯片（例如底部芯片）上的单个第二控制器仅提供芯片外测试器与所有第一控制器之间的接口。【专利说明】
所公开的实施例涉及堆叠芯片模块，更具体地说，涉及具有集成电路芯片的堆叠芯片模块，该集成电路芯片具有可集成的内置自我维护块，其允许在晶片级和堆叠芯片模块级两者下维修(service)(例如自我测试或自我修复)功能块(例如，存储器阵列)。
技术介绍
当单独的集成电路(IC)芯片并排安装在印刷电路板(PCB)上时，它们占据大量表面区域。另外，信号通常经由大的高功率、高速链路(link)从PCB上的芯片传送至芯片。最近开发的堆叠芯片模块(这里还称为堆叠芯片封装体、三维(3D)芯片堆叠或3D多芯片模块)允许减小形状因子、界面延迟(interface latency)和功耗以及增加带宽。这些益处源于以下事实:在堆叠芯片模块内，信号通过简单的基于线的互连(例如，穿通基板通道(through-substrate-via) (TSV)和微可控塌陷芯片连接(C4连接))而传送通过芯片。因此，线延迟减小，这导致界面延迟和功耗相应地减少，带宽增加。不幸地，位于堆叠芯片模块上的单独IC芯片的自我维护(B卩，自我维修，比如自我测试和/或自我修复)带来了许多特殊挑战，这样的自我维护对于保证产品可靠性是重要的。
技术实现思路
鉴于前述内容，这里公开了具有集成电路芯片的堆叠芯片模块的实施例，该集成电路芯片具有可集成的内置自我维护块，以允许在晶片级和堆叠芯片模块级两者下维修(例如，自我测试或自我修复)功能块。具体地，堆叠芯片模块可包括集成电路芯片的堆叠。每个集成电路芯片可包括功能块和自我维护块。每个自我维护块可包括第一控制器和第二控制器。第一控制器可控制对功能块的晶片级和模块级维修。第二控制器可在晶片级维修期间提供芯片外测试器与第一控制器之间的接口。每个集成电路芯片还可包括多个互连结构(例如多路复用器和穿通基板通道)，其集成位于堆叠中的相邻集成电路芯片的自我维护块，使得在堆叠芯片模块级维修期间，位于堆叠中单个集成电路芯片(例如位于堆叠中的底部集成电路芯片)上的单个第二控制器仅提供芯片外测试器与所有第一控制器之间的接口。这里还公开了制造和维修这种堆叠芯片模块的相关方法的实施例。具体地，这里公开了堆叠芯片模块的实施例。堆叠芯片模块可包括集成电路芯片的堆叠。位于堆叠中的每个集成电路芯片可包括基板、位于基板上的功能块和用于维修功能块的自我维护块以及多个互连结构。位于每个芯片上的功能块可包括存储器阵列。例如，功能块可包括动态随机存取存储器(DRAM)阵列、静态随机存取存储器(SRAM)阵列或者任何其它适合的存储器阵列。或者，功能块可包括能够经受自我维护的另外其它类型的数字或模拟电路。自我维护块可包括第一控制器和第二控制器。第一控制器既可在晶片级维修期间(即在集成电路芯片结合进堆叠芯片模块之前)控制对功能块的维修，又可在堆叠芯片模块级维修期间(即在集成电路芯片结合进堆叠芯片模块中之后)控制对功能块的维修。第二控制器可在晶片级维修期间提供芯片外测试器与第一控制器之间的接口。位于每个芯片上的互连结构可集成自我维护块与位于堆叠中任何相邻集成电路芯片的任何相邻自我维护块，使得在堆叠芯片模块级维修期间，位于堆叠中单个集成电路芯片上的单个第二控制器仅提供芯片外测试器与位于堆叠中每个集成电路芯片上的每个第一控制器之间的接口。例如，在堆叠芯片模块的一个实施例中，位于每个芯片上的互连结构可包括多个多路复用器和穿通基板通道，其集成自我维护块与位于堆叠中任何相邻集成电路芯片的任何相邻自我维护块，使得在堆叠芯片模块级维修期间，位于堆叠中底部集成电路芯片上的单个第二控制器仅提供芯片外测试器与位于堆叠中每个集成电路芯片上的每个第一控制器之间的接口。这里还公开了堆叠芯片模块的制造和维修方法的实施例。该方法可包括制造集成电路芯片以结合进堆叠芯片模块中。每个集成电路芯片可制造成其包括基板、位于基板上的功能块和用于维修(例如自我测试或自我修复)功能块的自我维护块以及多个互连结构(例如，多个多路复用器和穿通基板通道)。位于每个芯片上的功能块可包括存储器阵列。例如，功能块可包括动态随机存取存储器(DRAM)阵列、静态随机存取存储器(SRAM)阵列或者任何其它适合的存储器阵列。或者，功能块可包括能够经受自我维护的另外其它类型的数字或模拟电路。然后，可使用芯片上自我维护块对每个集成电路芯片的功能块进行晶片级维修。这种晶片级维修可包括通过位于集成电路芯片上的自我维护块的第一控制器控制对功能块的维修。这种晶片级维修还可包括通过位于集成电路芯片上的自我维护块的第二控制器提供芯片外测试器与第一控制器之间的接口。在对每个集成电路芯片执行晶片级维修之后，可将集成电路芯片封装进堆叠芯片模块中。具体地，集成电路芯片可以布置成堆叠，可使用互连结构(例如使用多路复用器和穿通基板通道)集成位于每个集成电路芯片上的自我维护块与位于堆叠中任何相邻集成电路芯片的任何相邻自我维护块。一旦集成电路芯片封装进堆叠芯片模块中，便可执行对堆叠中的集成电路芯片上的功能块的堆叠芯片模块级维修，使得在堆叠芯片模块级维修期间，位于堆叠中的单个集成电路芯片(例如位于堆叠中的底部集成电路芯片)上的单个第二控制器仅提供芯片外测试器与位于堆叠中每个集成电路芯片上的每个第一控制器之间的接口。【专利附图】【附图说明】通过下面参考附图的详细说明，本文的实施例会变得更好理解，附图未必按比例绘制，附图中:图1是示出堆叠芯片模块的实施例的示意图；图2是示出堆叠芯片模块的实施例的示意图；图3是示出根据这里所公开的实施例可以并入堆叠芯片模块的每个集成电路芯片中的示例性枚举电路的示意图；图4是示出可与图3的枚举电路结合的示例性寄存器的示意图；以及图5是示出堆叠芯片模块的制造和维修方法的实施例的流程图。【具体实施方式】如上所述，当单独的集成电路(IC)芯片并排安装在印刷电路板(PCB)上时，它们占据大量表面区域。另外，信号通常经由大的高功率、高速链路从PCB上的芯片传送至芯片。最近开发的堆叠芯片模块(这里中还称为堆叠芯片封装体、三维(3D)芯片堆叠或3D多芯片模块)允许减小形状因子、界面延迟和功耗以及增加带宽。这些益处源于以下事实:在堆叠芯片模块内，信号通过简单的基于线的互连(例如，穿通基板通道(TSV)和微可控塌陷芯片连接(C4连接))而传送通过芯片。因此，线延迟减少，这导致界面延迟和功耗相应地减少，带宽增加。不幸地，位于堆叠芯片模块上的单独IC芯片的自我维护(B卩，自我维修，比如自我测试和/或自我修复)带来了许多特殊挑战，这样的自我维护对于保证产品可靠性是重要的。例如，IC芯片，尤其是结合存储器阵列的IC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠芯片模块，包括集成电路芯片的堆叠，位于所述堆叠中的每个所述集成电路芯片包括：位于基板上的功能块；位于所述基板上的自我维护块，所述自我维护块包括：第一控制器，在晶片级维修和模块级维修期间控制对所述功能块的维修；以及第二控制器，在所述晶片级维修期间提供芯片外测试器与所述第一控制器之间的接口；以及多个互连结构，位于所述基板上，并集成所述自我维护块与位于所述堆叠中任何相邻集成电路芯片的任何相邻自我维护块，使得在所述模块级维修期间，位于所述堆叠中的单个集成电路芯片上的单个第二控制器提供所述芯片外测试器与位于所述堆叠中的每个所述集成电路芯片上的每个第一控制器之间的接口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KW戈尔曼，DH勒，K蒙代尔，S塞瑟拉曼，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US