[发明专利]用于3D集成电路层叠的层间通信

说明书

一些实施例提供了用于3D层叠模块的电容性AC耦合层间通信。

技术领域

本发明一般涉及集成电路，并且特别是涉及所谓的三维集成电路。

附图说明

在附图的各图中通过举例而非限制的方式图示了本发明的实施例，在所述附图中，相同的参考数字指代相同的元件。

图1示出了异质的三维集成电路模块。

图2是根据一些实施例的异质的3D模块的侧视图。

图3是根据一些实施例的带有AC耦合的层间通信的3D模块的概念视图。

图4是示出了根据一些实施例的用于图3的互连通信的总线实现的框图。

图5是示出了根据一些实施例的包括用于耦合至层间导电互连的信号线的示例性合理值的电容性耦合电容的示意图。

图6是示出了根据一些实施例的带有反馈保持器的接收器电路的示意图。

图7是根据一些实施例的带有AC耦合的层间通信的3D模块的概念视图，所述层间通信使用由同轴互连形成的电容器。

图8示出了根据一些实施例的通过使用同轴对齐的TSV圆筒而得到的耦合电容器的俯视截面图和侧视截面图。

图9图示了根据一些实施例缓冲器如何能够用于特定的耦合电容器。

图10和11突出了根据一些实施例的使用带有AC耦合的同轴互连结构的优点。

图12示出了根据一些实施例的用由两个邻近的TSV而产生的电容实现的耦合电容器的示例。

图13示出了根据一些实施例的管芯间电容器。

具体实施方式

可以将多个管芯层叠在带有管芯之间的信号连接的通常被称作三维模块（或层叠）的模块中，导致了具有增加的电路组件容量的IC模块。

一些实施例提供了用于3D层叠模块的电容性AC耦合层间通信。电容性AC耦合（例如，调谐的AC耦合）尤其在考虑估计的或测量的导体互连的电容性特性时可以很好地适合于3D实现，其通常由电感和电容支配。在电容性耦合通信的情况下，可以从DC的立场出发将层叠管芯彼此解耦合，由此允许在层之间的独立的偏置条件。在这样的AC耦合的情况下，可以有效地实现点到点以及点到多点发信号，其使得能够在管芯间通信的区域中具有新的机会。此外，AC耦合可以组合两个优点。首先，功率损耗将通常与频率成比例缩放。因此，当互连上不存在通信量时，可以几乎不或者不消耗功率。第二，如例如与低电压DC耦合发信号方法相比，它可以改善能量效率以及最大带宽，即对于高的层叠具有高的电容性负载条件。

图1是用于诸如移动电话、便携式个人计算机或服务器计算机的计算装置的示例性异质的3D模块的概念视图。异质的模块是包括根据两个或更多的不同的工艺（例如，可用的晶体管特征维数、供电电平等等）形成的两个或更多的集成电路管芯的模块。例如，用于核心逻辑管芯的工艺或技术将通常不同于用于闪存存储器管芯的工艺或技术。

所描绘的3D模块具有核心逻辑层102、PCM（相变存储器）层104、SRAM层106、eDRAM层108和DRAM层110。它也具有用于使信号互连的大量导电互连（在所描绘的附图中的通孔“TSV”）以及在不同的电子层之间的参考电源。（根据层叠管芯的工艺、功能和加载要求，TSV可以具有不同的长度、宽度和电特性。）也可以存在用于实现在不同的层之间的互连的其它类型的互连结构。此外，尽管示出并讨论了TSV，但是其它合适的互连结构可以用于实现AC耦合的互连，其在下面的部分中提出。