[发明专利]具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法，所述芯片架构：包括模块本体和温度传感器芯片，所述模块本体包括基板，所述基板上设置有若干个被监测芯片，所述温度传感器芯片设置有一个以上，位于相应的被监测芯片旁，温度传感器芯片通过位于基板内的内部连线与相应的被监测芯片连接，并传递其感知的被监测芯片的温度信息；外围控制模块根据温度传感器芯片感知的被监测芯片的工作温度变化，依据温度变化，动态控制各被监测芯片的工作参数，实现被监测芯片的动态热管理。所述芯片架构能够依据芯片温度，动态控制芯片的工作参数，降低芯片总动态功耗，提高芯片的可靠性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有温度感知的芯片架构、电子设备及制备方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，电子设备向着小型化、轻型化、薄型化和低功耗的方向发展，对其中的电子元器件的集成度提出更高的要求。基于更先进工艺的片上系统（Systemon Chip，SoC）可以实现更高的集成度，在单片芯片中集成更多的晶体管，实现更复杂的功能；另一方面，系统级封装（System in Package，SiP）技术可以复用芯片，在一个封装内集成多个芯片，极大地提高封装集成度减小封装尺寸。与SoC技术相比，SiP技术的优势主要体现在周期短、成本低、研发难度低、可以实现异构工艺集成等，成为目前主流的先进封装技术。

如图1所示，典型的SiP封装芯片基本结构包括基板10，布置于基板之上的多个裸片101、102、103，基板和裸片之间通过引线键合（Wire Bond，WB）（W1）或倒装（FlipChip）的微凸点（C1）实现电气连接，基板内部通过布线层实现裸片之间的连接或引出到芯片的焊球12，芯片内部使用介电材料11填充。

基于SiP技术的芯片架构可以复用各成熟芯片，极大地提高集成度；同时也带来了封装内部散热问题，特别是各芯片散热不均匀问题，增加动态功耗，导致芯片的永久性损伤，降低封装可靠性影响使用寿命等。通过动态控制各芯片的任务负载、运行频率和电压等技术可以有效控制各芯片的工作状态；动态控制的方式通常有反应式和预测式两种，反应式方法依据芯片的状态被动采取动态控制措施；预测式方法采用一定的预测算法主动采取动态控制措施。反应式方法由于状态反馈存在一定的时间延迟，可能导致动态控制措施的滞后；预测式方法则存在预测准度和无法适应新的应用场景的问题。因此，研究和实现温度感知的芯片架构成为当前很有必要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够依据芯片温度，动态控制芯片的工作参数，降低芯片总动态功耗，提高芯片的可靠性和使用寿命的芯片架构、电子设备及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具有温度感知的芯片架构，包括模块本体和温度传感器芯片，所述模块本体包括基板，所述基板上设置有若干个被监测芯片，所述温度传感器芯片设置有一个以上，位于相应的被监测芯片旁，温度传感器芯片通过位于基板内的内部连线与相应的被监测芯片连接，并传递其感知的被监测芯片的温度信息；外围控制模块根据温度传感器芯片感知的被监测芯片的工作温度变化，依据温度变化，动态控制各被监测芯片的工作参数，实现被监测芯片的动态热管理。

进一步的技术方案在于：所述基板包括重布线层和积层绝缘层，所述重布线层为所述基板的内部布线层，内部具有电气特性的内部连线，实现所述基板上所设置的芯片间互连或引出到重布线层下侧面的封装焊球，积层绝缘层的上表面形成有埋入温度传感器芯片的空腔，所述积层绝缘层的上表面设置有被监测芯片，所述空腔设置在被监测芯片旁，所述温度传感器芯片设置在所述空腔内，温度传感器芯片通过所述内连线与相应的被监测芯片连接。

进一步的技术方案在于：所述重布线层的下表面形成有若干个与其内部连线连接的焊球，所述被监测芯片设置有两个，分别为第一芯片和第二芯片，所述空腔设置有两个，分别为第一空腔和第二空腔，第一温度传感器芯片位于所述第一空腔内，第二温度传感器芯片位于所述第二空腔内，第一温度传感器芯片通过相应的内部连线与第一芯片的微凸点连接，第二温度传感器芯片通过相应的内部连线与第二芯片的微凸点连接。