用於自退火多裸片互連冗餘控制的方法和設備的製作方法
2023-05-25 18:50:12 2
用於自退火多裸片互連冗餘控制的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於使多裸片裝置（400）的第一裸片（402）與第二裸片（404）互連的設備包括與所述多裸片裝置的所述第一裸片接合的主要電路塊（406）、與所述多裸片裝置的所述第二裸片接合的從屬電路塊（408）、在所述從屬電路塊中的第一存儲器（416a至416e）、在所述主要電路塊中的第二存儲器（430a至430e），以及在所述第一裸片與所述第二裸片之間的多個微凸塊（1至6），其中所述主要電路塊以及所述從屬電路塊經配置以將所述微凸塊（3）中的一者確認為故障微凸塊，並且將與經確認的故障微凸塊對應的第一值存儲在所述第一存儲器中。
【專利說明】用於自退火多裸片互連冗餘控制的方法和設備
【技術領域】
[0001]本文中所描述的各實施例涉及多裸片互連架構，並且確切地說，涉及處理多裸片互連架構中的錯誤連接的方法以及用於處理多裸片互連架構中的錯誤連接的設備。
【背景技術】
[0002]微凸塊結構(μ bump)是多裸片模塊(MDM)、系統級封裝(SIP)，或多晶片模塊(MCM)(以下簡稱多裸片互連架構)中的關鍵技術中的一者。常見的多裸片互連通常包括在兩個半導體裸片之間的數十萬或上千萬個微凸塊，而確保所有微凸塊都具有100%的良品率是不現實的。因此，在裝置中具有一個或多個故障微凸塊是很平常的。
[0003]故障微凸塊的實例包括但不限於:遺失的微凸塊、微凸塊的變形、尺寸過小的微凸塊、部分形成的微凸塊或損壞的微凸塊(例如，破裂或破損的微凸塊)，其中這些中的每一者都可能導致連接斷開。如果微凸塊連接到破損的線路上，或連接到故障電路上(這阻止了微凸塊發送和/或接收信號)，那麼該微凸塊也可以被認為是有故障的。此外，微凸塊可能由於隨時間推移的磨損或由於諸如由溫度波動引起的環境影響而出故障。一些故障微凸塊可能為邊緣功能性的。例如，這些微凸塊可能在特定溫度範圍內如所期望的那樣正常工作，而可能在某一其它溫度範圍內則發生故障。有時，包括多個微凸塊的內插器可以用於連接兩個裸片。這種內插器也可能具有故障微凸塊。
[0004]在本說明書中使用的術語「故障微凸塊」可以指代不能根據預定義的標準來執行的任何微凸塊、不可接受的任何微凸塊，或由於連接到微凸塊上的故障線路或電路而導致不能發送和/或接收信號的任何微凸塊(所述微凸塊本身可能是完美的)。因此，故障微凸塊可以是由於包括但不限於先前提到的實例的任何失敗模式導致的。
[0005]冗餘是用於通過具有額外的單位資源來補償正發生故障或已發生故障的資源的方法，以用額外的單位資源中的一者或多者替代已發生故障或正發生故障的資源，從而恢復已發生故障或正發生故障的資源的預期功能。
[0006]常規的冗餘技術引起各種缺點以及困難。因此，希望具有更加靈活以及穩固的方法和設備以在多裸片互連中提供冗餘。
【發明內容】
[0007]根據一些實施例，用於使多裸片裝置的第一裸片與第二裸片互連的設備包括與多裸片裝置的第一裸片接合的主要電路塊、與多裸片裝置的第二裸片接合的從屬電路塊、在從屬電路塊中的第一存儲器、在主要電路塊中的第二存儲器，以及在第一裸片與第二裸片之間的多個微凸塊。主要電路塊以及從屬電路塊經配置以將微凸塊中的一者確認為故障微凸塊，並且將與經確認的故障微凸塊對應的第一值存儲在第一存儲器中。
[0008]在本文中所描述的任何實施例中，主要電路塊以及從屬電路塊可以經配置以用多個微凸塊中的另一者的功能來替代故障微凸塊的功能。
[0009]在本文中所描述的任何實施例中，主要電路塊以及從屬電路塊可以經配置以至少部分基於存儲在第一易失性存儲器中的值，用多個微凸塊中的另一者的功能來替代故障微凸塊的功能。
[0010]主要電路塊以及從屬電路塊可以經配置以用冗餘微凸塊的功能替代故障微凸塊的功能。在故障微凸塊與冗餘微凸塊之間可能不存在微凸塊，或者在故障微凸塊與冗餘微凸塊之間可能存在至少一個微凸塊。
[0011 ] 在本文中所描述的任何實施例中，主要電路塊以及從屬電路塊可以經配置以將第二值存儲在第二易失性存儲器中，並且基於分別存儲在第一易失性存儲器中的第一值以及存儲在第二易失性存儲器中的第二值來確定第三值。
[0012]在本文中所描述的任何實施例中，第一存儲器以及第二存儲器可以為易失性或非易失性存儲器，或其任何組合。主要電路塊可以與第一裸片集成；並且從屬電路塊可以與第二裸片集成。設備可以包括載體裸片，所述載體裸片包括與第一裸片以及第二裸片接合的微凸塊以及冗餘微凸塊，所述第一裸片與所述第二裸片通過載體裸片間接連接。
[0013]在本文中所描述的任何實施例中，從屬電路塊可以以從屬時鐘頻率操作，而主要電路塊可以以主要時鐘頻率操作，其中主要時鐘頻率與從屬時鐘頻率不同。
[0014]在本文中所描述的任何實施例中，主要電路塊以及從屬電路塊可以經配置以使第一存儲器以及第二存儲器復位，並且禁用多裸片裝置的一個或多個輸出緩衝器。
[0015]根據另一實施例，用於使多裸片裝置的第一裸片與第二裸片互連的方法包括:確定用於多裸片裝置的第一裸片的主要自退火電路塊的主要控制器與用於多裸片裝置的第二裸片的從屬自退火電路塊的從屬控制器之間的主從關係。第一裸片與第二裸片通過主要自退火電路塊、從屬自退火電路塊，以及第一微凸塊或第二微凸塊中的一者而耦合在一起。第一冗餘值存儲在以可操作方式連接到從屬控制器上的第一存儲器中；並且第二冗餘值存儲在以可操作方式連接到主要控制器上的第二存儲器中。
[0016]在一些實施例中，第一微凸塊為故障微凸塊並且第二微凸塊為冗餘微凸塊，並且所述方法進一步包括至少部分基於存儲在第一存儲器以及第二存儲器中的冗餘值，用第二微凸塊的功能來替代第一微凸塊的功能。
[0017]根據另外的其他實施例，用於使多裸片裝置的第一裸片與第二裸片互連的設備包括:主要自退火電路塊，所述主要自退火電路塊與多裸片裝置的第一裸片接合併且包含主要控制器；從屬自退火電路塊，所述從屬自退火電路塊與多裸片裝置的第二裸片接合併且包含從屬控制器；在從屬自退火電路塊中的第一易失性存儲器；在主要自退火電路塊中的第二易失性存儲器；微凸塊；以及冗餘微凸塊。主要自退火電路塊以及從屬自退火電路塊經配置以使用微凸塊以及冗餘微凸塊中的一者來使第一裸片與第二裸片互連。
[0018]在本文中所描述的任何實施例中，微凸塊可以為故障微凸塊，並且主要控制器以及從屬控制器可以配置用於確定是否存在位於冗餘微凸塊與故障微凸塊之間的另一微凸塊，並且至少部分基於確定操作的結果來替換故障微凸塊的功能。
[0019]在本文中所描述的任何實施例中，當在故障微凸塊與冗餘微凸塊之間不存在微凸塊或存在至少一個微凸塊時，主要控制器以及從屬控制器可以配置用於用冗餘微凸塊的功能替代故障微凸塊的功能。
[0020]在本文中所描述的任何實施例中，主要控制器以及從屬控制器可以配置用於確定第一冗餘值並將第一冗餘值存儲在從屬自退火電路塊中的第一易失性存儲器中、確定第二冗餘值並將第二冗餘值存儲在主要自退火電路塊中的第二易失性存儲器中、從至少第一冗餘值以及第二冗餘值中確定一個或多個值，並且至少部分基於從至少第一冗餘值以及第二冗餘值中確定的一個或多個值來選擇性地使用微凸塊以及冗餘微凸塊中的一者以使第一裸片與第二裸片互連。
[0021]在本文中所描述的任何實施例中，通過啟用主要自退火電路塊中的主要下拉電晶體，以及啟用從屬自退火電路塊中的從屬上拉電晶體，從屬控制器可以經配置以確定第一冗餘值以將其存儲在第一易失性存儲器中。
[0022]在本文中所描述的任何實施例中，從屬控制器可以以從屬時鐘頻率操作，而主要控制器可以以主要時鐘頻率操作，並且主要時鐘頻率可以與從屬時鐘頻率不同。
[0023]在本文中所描述的任何實施例中，主要控制器以及從屬控制器可以進一步經配置以使第一易失性存儲器以及第二易失性存儲器復位，並且禁用多裸片裝置的一個或多個輸出緩衝器。
[0024]在其他實施例中，用於使多裸片裝置的第一裸片與第二裸片互連的方法包括:確定用於多裸片裝置的第一裸片的主要自退火電路塊的主要控制器與用於多裸片裝置的第二裸片的從屬自退火電路塊的從屬控制器之間的主從關係。第一裸片與第二裸片通過主要自退火電路塊、從屬自退火電路塊，以及第一微凸塊或第二微凸塊中的一者而耦合在一起。所述方法進一步包括:將第一冗餘值存儲在以可操作方式連接到從屬控制器上的第一易失性存儲器中，並且將第二冗餘值存儲在以可操作方式連接到主要控制器上的第二易失性存儲器中。
[0025]在本文中所描述的任何實施例中，所述方法可以進一步包括至少部分基於一個或多個值，用第二微凸塊的功能替代第一微凸塊的功能，其中所述一個或多個值來源於存儲在第一易失性存儲器中的至少第一冗餘值以及存儲在第二易失性存儲器中的第二冗餘值。
[0026]在本文中所描述的任何實施例中，所述方法可以進一步包括:使用主要控制器確定第一電源；至少部分基於第一標準，使用主要控制器發送第一電源備妥信號；使用從屬控制器確定第二電源；至少部分基於第二標準，使用從屬控制器發送第二電源備妥信號；以及至少部分基於第一電源備妥信號以及第二電源備妥信號來確定是否用第二微凸塊的功能替代第一微凸塊的功能。
[0027]在本文中所描述的任何實施例中，所述方法可以進一步包括使第一易失性存儲器復位、使第二易失性存儲器復位、禁用主要自退火電路塊中的主要輸出緩衝器，以及禁用從屬自退火電路塊中的從屬輸出緩衝器。
[0028]在本文中所描述的任何實施例中，所述方法可以進一步包括:通過使用主要控制器啟用主要自退火電路塊中的多個第一下拉電晶體，以及使用從屬控制器啟用從屬自退火電路塊中的多個第二上拉電晶體來確定第一冗餘值。
[0029]根據其它實施例，用於使多裸片裝置的第一裸片與第二裸片互連的設備包括:與多裸片裝置的第一裸片接合的第一控制器、與多裸片裝置的第二裸片接合併且通過第一微凸塊以及第二微凸塊與第一控制器互連的第二控制器，以及多個電路片。多個電路片中的每一者與多裸片裝置的第一裸片以及第二裸片兩者接合，並且由第一控制器以及第二控制器兩者控制。第一控制器以及第二控制器處於主從關係，其中第一控制器以及第二控制器中的一者為主要的，而第一控制器以及第二控制器中的另一者為從屬的。主要控制器經配置以至少部分基於主要內部振蕩器來啟動自退火過程，並且從屬控制器經配置以基於由從屬內部振蕩器以及主要控制器確定的速率進行狀態轉換。
[0030]在本文中所描述的任何實施例中，第一控制器以及第二控制器可以是不同步的，並且第一控制器以及第二控制器可以架構上相同但至少部分基於主從關係而經配置以以不同方式運轉。
[0031]在本文中所描述的任何實施例中，第一控制器可以包含第一主從選擇引腳，並且可以經配置以至少部分基於與第一裸片相關聯的第一電源來對在第一主從選擇引腳處的第一輸入進行取樣。第二控制器可以包含第二主從選擇引腳，並且可以經配置以至少部分基於與第二裸片相關聯的第二電源來對在第二主從選擇引腳處的第二輸入進行取樣。主從關係可以至少部分基於經取樣的第一輸入以及第二輸入來確定，其中主要控制器經配置以驅動第一信號以啟動自退火過程，並且從屬控制器經配置以將來自主要控制器的第一信號用作輸入信號。
[0032]通過閱讀以下對於各實施例的詳細描述，其他以及另外的方面和特性將是顯而易見的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]【專利附圖】
【附圖說明】了各實施例的設計以及效用，其中相同的元件用共同的參考標號來指代。這些附圖不必按比例繪製。為了更好地了解獲得上文所述有點和目標以及其他優點和目標的過程，將提供對各實施例的更加確切的描述，所述各實施例在附圖中示出。這些附圖僅描繪了典型的實施例並且不應因此被看作對其範圍的限制。
[0034]圖1說明了多裸片互連架構，其中與系統邏輯相互作用的第一裸片通過三個微凸塊與第二裸片互連。
[0035]圖2說明由於故障微凸塊而導致的互連架構的典型的故障。
[0036]圖3說明通過將冗餘編程到非易失性存儲器中，使用非易失性存儲器來控制冗餘資源的多路復用的級聯冗餘技術。
[0037]圖4說明了根據一些實施例的用於自退火多裸片互連冗餘控制的設備，其中所述設備具有兩個修復控制塊(RCB )。
[0038]圖5A說明了根據一些實施例的用於修復控制塊的狀態表，其中上列表示主要模式，而下列表示從屬模式。
[0039]圖5B說明了根據一些實施例的自退火微凸塊的冗餘修復控制狀態機的輸出功能表。
[0040]圖6A到圖6B說明了根據一些實施例的微凸塊的示例性修復實施方案。
[0041]圖7A到圖7B說明了根據一些實施例的微凸塊的示例性修復實施方案。
[0042]圖8A到圖SB說明了根據冗餘控制塊的一些實施例的用於雙向實施方案的示例性修復。
[0043]圖9說明了根據一些實施例的微凸塊以及某些控制存儲器的場，所述控制存儲器可以為易失性存儲器以及非易失性存儲器的任何組合。
[0044]圖10說明了根據一些實施例的通過使用所揭示的方法或設備而進行的多個冗餘控制塊的示例性實施方案。[0045]圖11 (其包括圖1lA到圖11D)說明了根據一些實施例的使用一些所揭示的方法或設備來進行的各種修復實例。
[0046]圖12說明了根據一些實施例的利用雙向信號對多裸片裝置進行的示例性實施方案。
[0047]圖13A到13B說明了根據一些實施例的利用雙向電路系統對具有冗餘控制的多裸片裝置進行的示例性實施方案。
[0048]圖14A到14B說明了根據一些實施例的利用可編程雙向電路系統對具有冗餘控制的多裸片裝置進行的示例性實施方案。
[0049]圖15A到15B說明了根據一些實施例的利用可編程雙向緩衝器對多裸片裝置進行的替代實施方案。
[0050]圖16說明了根據一些實施例的利用到被混合的輸入以及輸出緩衝器的雙向信號對具有冗餘控制的多裸片裝置進行的另一示例性實施方案。
[0051]圖17說明了根據一些實施例的利用方向信號對具有冗餘控制的多裸片裝置進行的替代實施方案。
[0052]圖18說明了根據一些實施例的用於自退火多裸片互連冗餘控制的過程的概要流程圖。
[0053]圖19說明了根據一些實施例的圖18中所說明的用於自退火多裸片互連冗餘控制的過程的概要流程圖的更多細節。
[0054]圖20說明了根據一些實施例的用於自退火多裸片互連冗餘控制的過程的概要流程圖。
[0055]圖21說明了根據一些實施例的圖20中的啟動冗餘控制的過程的更多細節。
[0056]圖22k到22B說明了根據一些實施例的圖20中的確定並且存儲一個或多個第一冗餘值的操作以及確定並且存儲一個或多個第二冗餘值的操作的更多細節。
【具體實施方式】
[0057]下文將參考圖式描述各實施例。應當注意，各圖並非按比例繪製，並且各圖中具有相同結構或功能的元件由相同的參考標號來表示。還應當注意，各圖僅意圖便於各實施例的描述。它們並不意圖作為所主張發明的窮盡性描述或作為對所主張發明的範圍的限制。此外，所說明的實施例不需要具有所示的所有方面或優點。結合特定實施例所描述的方面或優點不必限於該實施例並且可以在任何其它實施例(即使未這樣說明)中實行。此外，本說明書中所提及的「一些實施例」或「其他實施例」意味著結合各實施例所描述的特定特性、結構、材料或特徵包括在至少一個實施例中。因此，在本說明書中的各個位置出現短語「在一些實施例中」或「在其他實施例中」未必指代相同的一個或多個實施例。
[0058]圖1說明了多裸片互連架構，其中與系統邏輯102相互作用的第一裸片106通過三個微凸塊110與第二裸片108互連。第二裸片108與系統邏輯104相互作用。圖2說明了通過一系列微凸塊206的在第一裸片202與第二裸片204之間的示例性多裸片互連架構。第一裸片202與系統邏輯210相互作用，並且第二裸片與系統邏輯212相互作用。圖2通過在208處具有遺失的微凸塊來說明互連架構的典型故障，所述微凸塊應該與緩衝器B3以及緩衝器BE互連。[0059]圖3說明通過將冗餘編程到非易失性存儲器中，使用非易失性存儲器來控制冗餘資源的多路復用的級聯冗餘技術。如圖中所說明的架構包括通過一系列微凸塊301、302、303、304、305，306與第二裸片316互連的第一裸片315，其中微凸塊306表示冗餘微凸塊。因此，本說明書中使用的術語「微凸塊」可以指代任何微凸塊，所述微凸塊可以為功能性微凸塊(冗餘或非冗餘)，或故障微凸塊。在所說明的架構中，第一裸片315通過一系列多路復用器328、322、307、331、327與系統邏輯321相互作用，並且第二裸片316通過一系列多路復用器311、323、318、330、332與系統邏輯320相互作用，所述多路復用器311、323、318、330,332的輸出驅動對應的輸出緩衝器312、324、319、326、334。圖3的架構進一步包括具有額外驅動器(多路復用器313以及輸出緩衝器314)的額外微凸塊306。第一裸片315進一步包括控制器塊309以控制冗餘資源的多路復用，所述控制器塊309包括某一非易失性存儲器300a。類似地，第二裸片316還包括控制器塊308以控制冗餘資源的多路復用，所述控制器塊308包括某一非易失性存儲器300b。從圖中可以看出，該架構在互連時遺失了微凸塊303。通過將選擇信號提供給多路復用器，該架構使用非易失性存儲器300a、300b來控制多路復用。
[0060]在此實例中，控制塊309以及控制塊308在對應的微凸塊存在時將「O」作為「選擇」信號驅動到多路復用器，而在對應的微凸塊遺失時將「 I 」作為「選擇」信號驅動到多路復用器。例如，用於多路復用器328、322、311以及323的選擇信號為「O」,而用於多路復用器307、331、327、313、318、330以及332的選擇信號為「1」，以表明微凸塊304用於替代遺失微凸塊303的功能，微凸塊305用於替代微凸塊304的功能，以及額外微凸塊306用於替代微凸塊305的功能。
[0061]參考說明了根據一些實施例的用於自退火多裸片互連冗餘控制的另一設備400的圖4，設備400包含兩個修復控制塊(RCB)406以及408。設備400的RCB406與包括系統邏輯部分440的第一裸片402集成，並且設備400的RCB408與包括系統邏輯部分442的第二裸片404集成。RCB406用於對耦合到第一裸片402中的系統邏輯部分440上的部件(第一自退火電路塊)進行控制，並且RCB408用於對耦合到第二裸片404中的系統邏輯442上的部件(第二自退火電路塊)進行控制。第一裸片402以及第二裸片404與多個微凸塊1、微凸塊2、微凸塊3、微凸塊4、微凸塊5互連,並且與冗餘微凸塊6互連。冗餘微凸塊6由以可操作方式連接到多路復用器(MUX) 450上的三態緩衝器452驅動以用於冗餘控制。
[0062]儘管設備400不為具有微凸塊1、微凸塊2、微凸塊3、微凸塊4、微凸塊5,並且冗餘微凸塊6直接連接第一裸片402以及第二裸片404，但在替代實施例中，第一裸片402和第二裸片404可以通過包括微凸塊以及冗餘微凸塊的無源內插器間接連接。圖12中示出了此實施方案的實例，這將在下文進一步詳細討論。此外，在另外的實施例中，設備400可以在每一行具有多個微凸塊6,而不是在每一行具有一個冗餘微凸塊6。
[0063]返回到圖4，RCB406和RCB408通過兩個微凸塊7以及微凸塊8互連。在一些實施例中，RCB406以及RCB408構成了狀態機，所述狀態機建立兩微凸塊握手。第一裸片402以及第二裸片404是架構相同的，只要兩個RCB406、RCB408中的一者被指定或確定為主要RCB，而所述兩個RCB406、RCB408中的另一者被指定或確定為從屬RCB。應注意，儘管示出了兩個RCB406、RCB408，但在其他實施例中，設備400可以具有兩個以上的RCB。例如，在其他實施例中，一個RCB可以為主要RCB，而兩個或兩個以上其他RCB可以為從屬RCB。第一自退火電路塊包含排除第一裸片402的系統邏輯部分440的在圖4底部部分上的微凸塊I到微凸塊6下方的各種電子部件以及互連件，並且第二自退火電路塊包含排除第二裸片404的系統邏輯部分442的在圖4頂部部分上的微凸塊I到微凸塊6上方的各種電子部件以及互連件。第一自退火電路塊以及第二自退火電路塊可以進一步共同地劃分成五片，其中第一片包含(例如)第二自退火電路塊的MUX410a、0R門412a、三態緩衝器414a、寄存器416a、連接到電阻器418a的弱上拉420a，以及下拉電晶體422a ;微凸塊I ;以及第一自退火電路塊的連接到電阻器元件424a的弱上拉電晶體426a、下拉電晶體428a、寄存器430a、0R門432a、MUX434a，以及輸出緩衝器436a。輸出緩衝器436a的輸出驅動系統邏輯部分440。第二自退火電路塊的上拉電晶體420a至420e以及第一自退火電路塊的上拉電晶體426a至426e是較弱的，因為它們通過其對應的電阻器元件(在第一自退火電路塊中的418a到418e以及在第二自退火電路塊中的424a到424e)連接到電源。在一些實施例中，這些弱上拉電晶體分別由來自RCB406以及RCB408的全局信號(MPU)控制，並且下拉電晶體422a至422e以及下拉電晶體428a至428e分別由來自RCB406以及RCB408的全局信號(MPD)控制。在一些實施例中，可以使用鎖存器來實施寄存器416a至416e以及寄存器430a至430e中的每一者O
[0064]應當注意，在此示例性設備中，微凸塊3用虛線描繪出，表明它表示故障微凸塊。RCB406包括主/從選擇引腳460，並且RCB408包括主/從選擇引腳462。在圖4中示出的此示例性設備中，RCB406以及RCB408是架構上相同的但以不同方式運轉。通過將主/從選擇引腳462、460中的一者(在所說明的實例中為462)連接到電壓(例如，Vcc)上，以及將主/從選擇引腳462、460中的另一者(在所說明的實例中為460)連接到地面(GND)上，可以建立RCB406與RCB408之間的主從關係。在一些實施例中，RCB408用於對與充當多裸片裝置的輸入的第二裸片的系統邏輯部分442接合的第二自退火電路塊進行控制，而RCB406用於對與充當多裸片裝置的輸出的第一裸片的系統邏輯部分440接合的第一自退火電路塊進行控制，但RCB406以及RCB408可以為架構上相同的。RCB406以及RCB408還可以包含以不同頻率操作的其各自的內部振蕩器，但所述兩個內部振蕩器可以在結構上以及在架構上彼此相同。在一些實施例中，內部振蕩器頻率的差異可以基於(例如)對應裸片的工藝拐點來確定。
[0065]對於包括遺失微凸塊3的片，Mux410c接收來自系統邏輯部分442的輸入，以及來自OR門412c的選擇信號。三態緩衝器414c基於Mux410c的輸出並且還基於來自RCB408的全局控制信號(MOE)來驅動遺失微凸塊3。遺失微凸塊3連接到由來自RCB408的全局信號(MPD)控制的下拉電晶體422c上。遺失微凸塊3還連接到由來自RCB408的全局信號(MPU)控制的弱上拉電晶體420c上。來自RCB408的MPU以及MPD信號還類似地分別控制其他弱上拉電晶體420a、420b、420d、420e以及下拉電晶體422a、422b、422d、422e。寄存器416c接收來自遺失微凸塊3的數據(D)輸入，並且其輸出(Q)通向OR門412c。寄存器416c還分別接收來自主復位信號(MR)的復位信號(R)以及時鐘信號(G)，以及來自RCB408的主要時鐘信號(MG)。由於冗餘微凸塊6布置(例如，位置)，OR門412c接收來自寄存器416c以及圖4中示出的示例性設備中的另一片的OR門412b的輸入。OR門412c的輸出驅動Mux410C的選擇信號，並且在一些實施例中由於冗餘微凸塊6的布置而進一步驅動另一片的OR門412d。[0066]對於包括遺失微凸塊3的此種特殊片，遺失微凸塊3進一步連接到下拉電晶體428c以及弱上拉電晶體426c上，所述弱上拉電晶體426c連接到電阻器元件424c上。弱上拉電晶體426c由來自RCB406的控制信號(MPU)控制，並且下拉電晶體428c由來自RCB406的控制信號(MPD)控制。來自RCB406的MPU以及MTO信號還類似地分別控制其他弱上拉電晶體 426a、426b、426d、426e 以及下拉電晶體 428a、428b、428d、428e。OR 門 432c 將數據(D)輸入提供給寄存器430c，並且OR門432c的輸出驅動OR門432d以及Mux434c。Mux434c的輸出驅動輸出緩衝器436c，所述輸出緩衝器436c的輸出進一步驅動第一自退火電路塊的系統邏輯部分440。其他片中的各種部件，諸如寄存器430a、430b、430d、430e ；0R門432a、432b、432d、432d ;多路復用器 434a、434b、434d、434e ;輸出緩衝器 436a、436b、436d、436e，也與關於包括遺失微凸塊3的片所描述的各種部件類似地工作。包括冗餘微凸塊6的冗餘片448包括驅動冗餘微凸塊6的額外三態緩衝器452以及將輸出提供到三態緩衝器452的額外 Mux450。
[0067]在運行期間，RCB406以及RCB408分別監測第一裸片402以及第二裸片404的電源。當RCB406確定第一裸片402的電源備妥時，以及當RCB408確定第二裸片404的電源備妥時，每一個RCB將會通過微凸塊8將備妥信號(⑶)驅動成Z (較高阻抗)。只要RCB406或RCB408確定對應裸片的電源未備妥，那麼備妥信號將被驅動為LOW並且保持為LOW。儘管如此，一旦第一裸片402以及第二裸片404兩者的電源都被確定為備妥的，備妥信號就為Z。隨後弱上拉電阻器(在裸片402、裸片404中的每一者處的一個電阻器)被啟用以將微凸塊8驅動成「I」。在確定第一裸片402或第二裸片404的電源未備妥的一些情況下，備妥節點(Good node)8將被拉低，並且RCB406以及RCB408復位。一旦備妥信號為「 1」，則RCB406以及RCB408兩者對其對應的主/從輸入462、460進行取樣以確定主要RCB和從屬RCB。主要RCB通過微凸塊7驅動起始信號，而從屬RCB驅動Z並且將來自主要RCB的起始信號用作輸入。主要RCB隨後基於固定時間段(該固定時間段是基於其自身的內部振蕩器周期確定的)來經歷POR退火過程，並且從屬RCB使用來自主要RCB的起始信號以進行其狀態轉換並且以由主要RCB所給出的速率工作。圖5說明了用於RCB406以及RCB408的狀態表，其中上列表示主要模式，而下列表示從屬模式。
[0068]如果RCB406以及RCB408都確定第一裸片402以及第二裸片404的電源為備妥的，那麼RCB406以及RCB408將驅動主復位信號(MR)以啟動自退火過程，從而使寄存器416a至416e以及寄存器430a至430e復位。RCB進一步驅動全局控制信號(MOE)以禁用第二自退火電路塊上的三態緩衝器414a至414e。假設RCB408被確定為主要的，並且RCB406被確定為從屬的，那麼RCB408驅動控制信號(MPD)以啟用下拉電晶體422a至422e，並且RCB406驅動另一控制信號(MPU)以啟用弱上拉電晶體426a至426e。隨後RCB406對時鐘信號(MG)施以脈衝以基於在一些實施例中的微凸塊的狀況將冗餘值寫入寄存器430a至430e中。例如，對於微凸塊為良好的片，RCB寫入「0」，並且對於微凸塊為有故障的片，RCB寫入「I」。在圖4中示出的此實例中，RCB406將「O」寫入到寄存器430a、430b、430d、430e，並且將「 I 」寫入到寄存器430c。
[0069]在寫入操作之後，RCB408隨後禁用下拉電晶體422a至422e，並且RCB406隨後禁用弱上拉電晶體426a至426e。
[0070]從屬RCB406隨後驅動控制信號(MPD)以啟用下拉電晶體428a至428e，並且主要RCB408驅動另一控制信號(MPU)以啟用弱上拉電晶體420a至420e。如果微凸塊為良好的，那麼這將利用「O」來驅動寄存器416a至416e的輸入，如果微凸塊為遺失的，那麼這將利用「I」來驅動寄存器416a至416e的輸入。隨後主要RCB408對主要信號(MG)施以脈衝以將冗餘值鎖存或存儲在寄存器416a至416e中。在此實例中，用於寄存器416a、416b、416d、416e的冗餘值為「0」，並且用於寄存器416c的冗餘值為「I」。在完成測試之後，RCB406以及RCB408禁用所有的弱上拉電晶體420a至420e以及弱上拉電晶體426a至426e，以及所有的下拉電晶體422a至422e以及下拉電晶體428a至428e，並且驅動全局控制信號(MOE)以啟用三態緩衝器414a至414e。
[0071]設備400隨後可以基於在一些實施例中的第一自退火電路塊以及第二自退火電路塊上的寄存器以及OR門來確定將使用的微凸塊。對於在圖4中示出的此示例性實施例中的每一個片，至少部分基於該片寄存器中的值以及該片左邊的OR門來確定將使用的微凸塊。例如，對於第二自退火電路塊，至少部分基於存儲在寄存器416c中的值，和/或在左邊的片中的OR門412b來確定用於包括遺失微凸塊3的片的微凸塊。此外，對於第一自退火電路塊，由存儲在寄存器430c中的值和/或OR門432b來確定將使用的微凸塊。在圖4中示出的此示例性實施例中，當OR門412c為「I」或寄存器416c為「I」時，Mux410c選擇左邊的系統邏輯輸入以啟用冗餘並且將「I」發送到右邊的片以啟用冗餘。當OR門412c為「O」並且寄存器416c為「O」時，MuX410c選擇系統邏輯輸入並且將「O」發送到右邊的片以表明不存在級聯冗餘。在如圖4中所說明的這些實施例中，如果冗餘在第二裸片404上的五個寄存器416a到416e中的任何一個上啟用，那麼微凸塊6、Mux450，以及三態緩衝器452被啟用以用於冗餘，從而使遺失微凸塊3的功能由微凸塊4的功能替代、微凸塊4的功能由微凸塊5的功能替代，並且微凸塊5的功能由冗餘微凸塊6的功能替代。
[0072]在圖4中示出的示例性實施例中，第二裸片404充當多裸片裝置的輸入裸片，並且第一裸片402充當多裸片裝置的輸出，從而使數據單向流從第二裸片404出發通過第二自退火電路塊、微凸塊，以及第一自退火電路塊到達第一裸片402。儘管如此，相同的方法可以用於雙向連接並且也可用於混合連接，其中第一裸片402以及第二裸片404中的任一者可以包括連接件以及組件以充當多裸片裝置的輸入以及輸出。將參考各圖在隨後的段落中提供關於雙向以及混合連接的更多細節。此外，至少一部分或整個自退火電路塊(諸如第一自退火電路塊或第二自退火電路塊)可以在一些實施例中嵌入第一裸片402或第二裸片404的系統邏輯部分中。例如，在一些實施例中，冗餘多路復用器運行並且其對應的電路系統可以嵌入在各裸片的對應系統邏輯部分的RTL (寄存器傳輸級)中或裸片的其他部分中，而不是具有用於這些冗餘多路復用功能的專用電路。另外或在替代方案中，在一些實施例中，多路復用器可以變得較寬，從而與具有用於每一個片的專用冗餘多路復用器相比，其顯示出較小的區域以及性能影響。此外，弱上拉還可以用所屬領域的技術人員已知的若干其他方法來實施。因此，設備400的各實施例不應限於圖4中所示的實施例，並且圖4並不意欲限制各其他實施例的範圍或各權利要求的範圍。此外，可以另外添加額外的電路以從冗餘寄存器中讀取或寫入冗餘寄存器。
[0073]圖4的設備400在若干方面優於參考圖3所描述的設備。圖3的設備所具有的一個問題是它需要非易失性存儲器來控制冗餘資源的多路復用。隨著需要冗餘的資源的數目增加，需要更多的非易失性存儲器。非易失性存儲器最好在受限的連續空間內實施。在一些情況下，微凸塊以及冗餘資源圍繞裸片而分布。這可能引起問題，所述問題為將所有非易失性存儲器控制從中心位置路由至冗餘多路復用器。更靠近非易失性存儲器來放置冗餘多路復用器將需要更長的數據路徑互連路線以及不可接受的性能退化。在任一種情況下，需要相當大的區域以及資源來分別路由控制或數據路徑信號。此外，測試程序必須映射出裸片之間的良好連接以及不良連接。這將需要大量的測試者時間，並且隨著微凸塊數量增加，這將相應地增加製造成本。
[0074]不同於圖3的設備，圖4的設備400為自退火冗餘系統。如上文所說明，設備400通過添加易失性存儲單元來工作以控制每一個冗餘多路復用器。在修復時序期間，將額外的電路提供到每一個連接件上以對微凸塊連接進行簡單測試。每一個微凸塊測試的結果隨後被存儲在其本地存儲單元中。將添加非常小的狀態機以控制本地存儲單元的上電測試以及編程。利用此方法，全局路由的數量變得最少，測試時間大體上減少，並且裸片將不需要昂貴的非易失性存儲過程步驟來支持冗餘。最後冗餘多路復用器以及存儲器可以基於數據路徑位置而放置，從而引起數據路徑的最小性能退化。重要的是，電源足夠穩定地用於可靠的測試以及編程。另外，用於設備400中的自退火方法允許對微凸塊功能的持續評估以及對自發性故障的糾正，所述自發性故障可能由各種環境以及機械機制引起。
[0075]此外，不使用非易失性存儲器來啟用冗餘資源(諸如冗餘微凸塊以及額外驅動器和多路復用器)的技術提供許多其他好處。在這些實施例中，測試微凸塊的完整性並不需要外部的測試儀以及測試時間來確定冗餘非易失性存儲器的值以及用於編程該非易失性存儲器的時間。本文所揭示的方法和設備使得冗餘(諸如冗餘微凸塊以及額外驅動器和多路復用器)的數量在整個裸片上變化。在一些實施例中，因為該方法和設備允許獨特的冗餘鎖存器，所以即使在多裸片裝置已經被部署在場中並且已經使用了一定時間之後，該方法及設備也能進一步進行自修復。本文中所描述的方法和設備還使多裸片裝置能在任何時間並且以有效的方式針對故障微凸塊測試其本身。
[0076]該方法和設備另外不需要最佳化或壓縮，所述最佳化或壓縮已廣泛用於包括非易失性存儲器的冗餘控制電路系統中，並且已經通常被認為不太能修復所有的不良模塊。該方法和設備另外提供以下好處:與涉及用於冗餘多路復用的非易失性存儲器的其他方法或設備相反，該方法和設備不需要在整個裸片上具有統一的冗餘率，所述其他方法或設備通常需要在整個裸片上具有統一的冗餘率。在一些實施例中，本文中所描述的方法或系統允許通過使冗餘電路系統復位以及重啟冗餘電路系統來在場中進行冗餘的重新確定，所述復位以及重啟通過(例如)如上文所描述將「備妥」信號驅動為「O」並且隨後釋放該信號來實現。在這些實施例中，所述方法或設備對連接斷開、SEU (單粒子翻轉)問題、環境誘導故障，以及間歇性故障尤其有用。在一些實施例中，所述方法或設備還可以糾正由(例如)溫度以及電壓引起的連接問題，所述溫度以及電壓在某一時間點與啟動狀況不同。為了處理單粒子翻轉，在不需要冗餘的情況下，所述方法或設備的實施例允許通過(例如)使「備妥」信號保持在「O」來禁用冗餘。
[0077]另外或在替代方案中，在一些實施例中，本文所揭示的各種方法或設備可以通過(例如)使用測試時間減少特性來進一步增強或與非易失性冗餘方法混合以確定非易失性存儲器映射。此外，在一些實施例中，諸如配置以及非易失性存儲器編程的重要連接可以使用所述方法或設備的自修複本質，而數據通路連接可以使用標準非易失性冗餘控制。此外，不同於利用非易失性存儲器的冗餘控制，在一些實施例中，不管多裸片裝置中的微凸塊的數目，本文所揭示的各種方法和設備的修復以及測試時間保持恆定。具有使用非易失性存儲器的冗餘控制的測試時間或修復時間可能隨著微凸塊的數目增加而增加。應當注意，每一個冗餘多路復用器以及寄存器可以基於對應的數據通路位置而放置，從而引起數據通路的最小性能退化。這與利用非易失性存儲器的冗餘控制方法相反，所述利用非易失性存儲器的冗餘控制方法需要將信號線從非易失性存儲器中路由到每一個多路復用器，從而引起嚴重得多的性能退化。
[0078]圖5A說明了在一些實施例中用於修復控制塊RCB406以及RCB408的狀態表，其中上列表示主要模式，而下列表示從屬模式。在圖5A中，使狀態機復位的Gooc^『0」僅針對空閒狀態而示出。當在任何狀態下600(^『0」時，狀態機返回至？(《。然而，這些路徑並未示出以更容易地觀察圖5A。在每一個狀態泡中，「起始」輸出值在狀態名稱下示出。當Start=Z時，起始為到狀態機的輸入。當處於上列所表示的主要模式中時，狀態轉換基於固定數目的內部振蕩器時鐘周期來確定。隨著PVT (進程、電壓，或溫度)的可能內部振蕩器變化越廣，則用於使主要RCB與從屬RCB同步所需的周期越多。在一些實施例中，當主要RCB以最高頻率操作並且從屬RCB以最低頻率操作時，每個狀態的主要模式周期的數目必須允許每一個從屬狀態中的三個時鐘周期。儘管如此，此實例中的5/3比率用於隨著進程、溫度，以及電壓具有±25%變化的振蕩器。其他比率可以用於其他實施例中。
[0079]在下列所表示的從屬模式中，狀態轉換由來自主要RCB的起始輸入來設置。這使得在每一個狀態下的時間大約等於主要狀態下的時間，從而減少了由於兩個內部振蕩器的異步本質而導致的某些變化。在圖5A中，每一個等待(W)、發送(S)或空閒(I)的實例構成了唯一的狀態。
[0080]圖5B說明了根據一些實施例的自退火微凸塊的冗餘修復控制狀態機的輸出功能表(表1)。更具體地說，表1不出了在這些實施例中用於每一個狀態的信號輸出。表1中具有相同標記的所有狀態在一些方面表現相同，儘管這些狀態是唯一的狀態。在寫入(Wrt)狀
態中，主要時鐘(MG)信號不為
【權利要求】
1.一種用於使多裸片裝置的第一裸片以及第二裸片互連的設備，其包含: 與所述多裸片裝置的所述第一裸片接合的主要電路塊； 與所述多裸片裝置的所述第二裸片接合的從屬電路塊； 在所述從屬電路塊中的第一存儲器； 在所述主要電路塊中的第二存儲器；以及 在所述第一裸片與所述第二裸片之間的多個微凸塊； 其中所述主要電路塊以及所述從屬電路塊經配置以將所述微凸塊中的一者確認為故障微凸塊，並且將與經確認的故障凸塊對應的第一值存儲在所述第一存儲器中。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述主要電路塊以及所述從屬電路塊經配置以用所述多個微凸塊中的另一者的功能來替代所述故障微凸塊的功能。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述主要電路塊以及所述從屬電路塊經配置以至少部分基於存儲在所述第一存儲器中的值，用所述多個微凸塊中的另一者的功能替代所述故障微凸塊的功能。
4.根據權利要求1所述的設備，其中: 所述多個微凸塊包括故障微凸塊以及冗餘微凸塊；以及 所述主要電路塊以及所述從屬電路塊經配置以用所述冗餘微凸塊的功能替代所述故障微凸塊的功能。
5.根據權利要求4所述的設備，其中在所述故障微凸塊與所述冗餘微凸塊之間不存在微凸塊。
6.根據權利要求4所述的設備，其中在所述故障微凸塊與所述冗餘微凸塊之間存在至少一個微凸塊。
7.根據權利要求1到6中任一權利要求所述的設備，其中所述主要電路塊以及所述從屬電路塊經配置以將第二值存儲在所述第二存儲器中，並且基於分別存儲在所述第一存儲器中的所述第一值以及存儲在所述第二存儲器中的所述第二值來確定第三值。
8.根據權利要求1到7中任一權利要求所述的設備，其中所述第一存儲器以及所述第二存儲器包含易失性存儲器。
9.根據權利要求1到7中任一權利要求所述的設備，其中所述第一存儲器以及所述第二存儲器包含非易失性存儲器。
10.根據權利要求1到9中任一權利要求所述的設備，其中: 所述主要電路塊與所述第一裸片集成；並且 所述從屬電路塊與所述第二裸片集成。
11.根據權利要求1到10中任一權利要求所述的設備，其進一步包含載體裸片，所述載體裸片包括與所述第一裸片以及所述第二裸片接合的微凸塊以及冗餘微凸塊，所述第一裸片與所述第二裸片通過所述載體裸片間接連接。
12.根據權利要求1到11中任一權利要求所述的設備，其中所述從屬電路塊以從屬時鐘頻率操作，所述主要電路塊以主要時鐘頻率操作，並且所述主要時鐘頻率與所述從屬時鐘頻率不同。
13.根據權利要求1到12中任一權利要求所述的設備，其中所述主要電路塊以及所述從屬電路塊進一步經配置以使所述第一存儲器以及所述第二存儲器復位，並且禁用所述多裸片裝置的一個或多個輸出緩衝器。
14.一種用於使多裸片裝置的第一裸片與第二裸片互連的方法，其包含: 確定用於所述多裸片裝置的所述第一裸片的主要自退火電路塊的主要控制器與用於所述多裸片裝置的所述第二裸片的從屬自退火電路塊的從屬控制器之間的主從關係；其中所述第一裸片與所述第二裸片通過所述主要自退火電路塊、所述從屬自退火電路塊，以及第一微凸塊或第二微凸塊中的一者而耦合在一起； 將第一冗餘值存儲在以可操作方式連接到所述從屬控制器上的第一存儲器中；以及 將第二冗餘值存儲在以可操作方式連接到所述主要控制器上的第二存儲器中。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述第一微凸塊為故障微凸塊並且所述第二微凸塊為冗餘微凸塊，所述方法進一步包含: 至少部分基於存儲在所述第一存儲器以及所述第二存儲器中的所述冗餘值，用所述第二微凸塊的功能替代 所述第一微凸塊的功能。
【文檔編號】H01L21/66GK103688465SQ201280032897
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年2月8日 優先權日:2011年7月5日
【發明者】拉法葉勒·C·卡馬羅達 申請人:吉林克斯公司