[发明专利]微控制器及其制作方法

说明书

本发明提供一种微控制器及其制作方法，所述微控制器包括逻辑控制基板以及设置在所述逻辑控制基板上的至少一个存储器裸芯和至少一个非存储器裸芯，所述逻辑控制基板包括半导体器件层以及互连介质层，所述半导体器件层中形成有中央处理器和至少一个逻辑控制器，所有的所述存储器裸芯以并排或堆叠的方式设置在所述互连介质层上，且至少一个所述存储器裸芯通过所述互连介质层中相应的电互连结构电连接所述中央处理器；所有的所述非存储器裸芯以并排或堆叠的方式设置在所述互连介质层上，并通过所述互连介质层中相应的电互连结构电连接对应的所述逻辑控制器。本发明可减少在集成电路器件制造工艺阶段所需的版图以及一些不必要的虚拟结构，能降低成本。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种微控制器及其制作方法。

背景技术

微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU，也可以称作logic core)的频率与规格做适当缩减，并将存储器(Memory，也可以称为内存)、计数器(Timer)、输入/输出(I/O)模块、各种接口(例如Debug接口、USB接口)和其他的控制算法模块等基础模块以及MEMS传感器或RF通讯模块等扩展的功能模块都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

现有技术中制作MCU的一种方式是采用SIP(System In a Package系统级封装)方式，具体地，将包括中央处理器裸芯、存储器裸芯等多种功能裸芯以及一些无源器件，以并排的方式装配到一基板上，并通过注塑工艺将这些裸芯和无源器件塑封起来，以实现一个MCU的完整功能，即在目前的SIP布局中，请参考图1A，中央处理器裸芯11a和存储器裸芯14a是并排分布在基板100上的，这很难满足目前主流的RISC(Reduced Instruction SetComputer，精简指令集计算机)架构的中央处理器的精简指令对一级存储的速度要求。

现有技术中制作MCU的另一种方式是SoC(System on Chip,芯片级系统，也称为片上系统、系统级芯片)的方式，这种方式也是目前主流的方式，因为现有的MCU中的中央处理器的主流是RISC架构，其精简指令对一级存储的速度要求很高，为了保障这一点，要求MCU的各个存储器中至少是一级存储器(即指令存储器)要和中央处理器直接电连接在一起，且为了尽可能的减小面积和降低成本，所以现有的MCU的各个模块一般是通过SoC的方式集成在一起，且SoC的布局特点是MCU中的各个模块均并排分布在一半导体衬底中，但这种方案仍存在以下缺陷：

(1)MCU采用的SoC工艺是制造MCU所包含的各模块的工艺兼容的结果，但事实上有些模块的工艺是存在很大差别的，具体地，请参考图1B，MCU1中，包括中央处理器(logicCore)11、逻辑控制器(logic controller)12、输入/输出模块13以及各种接口和控制算法等模块)等的逻辑部分(logic)10的工艺与指令存储器工艺有很大不同，当MCU 1仅具有逻辑部分10时，MCU1中具有相应的版图结构的层的数量为28～30层(对应于28～30张光罩)，而当MCU 1除了逻辑部分10，还有其他非逻辑的器件或模块时，MCU 1中具有相应的版图结构的层的数量会相应地增加(即通常对应地增加5张或更多张光罩)，例如该逻辑部分10兼容指令存储器14之后，MCU 1中具有相应的版图结构的层的数量会由约30层变成约40层，增加的附加层15具有用于电连接指令存储器14和中央处理器11的电互连结构(未图示，也可以说是走线)，即制造该MCU1的光罩会由约30张变成约40张，导致制版费用的急剧增加。