[发明专利]电化学供电的集成电路封装

说明书

技术领域

本发明涉及电化学供电的集成电路封装，例如，在诸如数据中心这样的计算机系统中提供的电化学供电的集成电路封装。具体而言，本发明涉及经由具有可溶电活性物质的电解质溶液来供电的集成电路封装，该电解质溶液用于向该封装的集成电路供应电能。一致地，本发明还涉及一种配备有这样的电路封装的计算机系统和操作该计算机系统的方法。

背景技术

增加平面集成电路(IC)中的集成密度导致特征尺寸的减少和更密集的部件包装。尽管晶体管切换速度从该发展中受益，但是由于片上布线引起的延迟时间明显增加并且限制IC的总性能。

正如所已知的，IC的三维(3D)集成通过提供用于信号和电能传输的竖直途径而显著地减少了布线长度。该堆叠方式高度地模块化并且使得能够在单个立方体中集成相异技术，而且通过在处理器单元上堆叠高速缓存器来提供大量带宽改善。另一方面，3D集成需要每单位面积的更高电能和连接管脚。另一问题是每单位投射面积的高冷却需求。贯穿硅通孔(TSV)是3D集成的重要方面；它们提供竖直信号和电能传输，但是减少了有源硅表面面积并且引起布线拥塞。竖直集成的程度受累积能量密度的严重限制，从而既不能容易地冷却多于两个层的堆叠的高性能逻辑也不能递送足够的电能。已经论证用于冷却大量堆叠的处理器的可调节解决方案。然而，仍然存在用于供应电能的可行方式的问题。更一般而言，供电和冷却是与IC芯片相关联的两个关注点。

对这些问题的现有技术解决方案包括以下文献的解决方案：

-US20090092862(“Integrated Self Contained Sensor Assembly”)，该申请主要涉及具有多孔质子交换膜的甲醇燃料电池。具体而言，它公开一种包括混合功率模块、收发器和一个或者多个传感器或者检测器的自包含传感器组件。该传感器组件的混合功率模块包括燃料电池和可以被燃料电池充电的电子存储设备。燃料电池膜和微型燃料电池可以被直接集成到电子设备中；

-“Microfabricated Fuel Cells to Power Integrated Circuits”，Christopher W.Moore，博士论文，化学工程，2005，p.210，佐治亚理工学院。该公布文献特别地公开图2.9，该图是具有集成微型燃料电池的IC的示意图。该设计示出燃料被废热汽化，这是也用于冷却集成电路的过程。

仍然需要改进用于向IC芯片供应电能或者在芯片堆叠物(stack)内供应电能的已知解决方案。

其它公开，诸如WO2008133655、US20070148527和Bakir MS、Huang G、Sekar D、King C的“3D Integrated Circuits：Liquid Coolingand Power Delivery”，IETE Tech Rev2009；26：407-16的公开内容例示背景技术的有关方面。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明提供一种集成电路封装，该集成电路封装包括：层结构，具有：在层结构的层上布置的电极；以及与电极电连接的集成电路，以及一个或者多个流体回路段，每个流体回路段被构造成接收其中具有可溶电活性物质的至少一种相应电解质溶液并且允许所述溶液接触电极中的至少一些电极，以便在操作中向集成电路供应电能。

在实施例中，所述集成电路封装可以包括以下特征中的一个或者多个特征：

-一个或者多个流体回路段中的至少一个流体回路段根据相应电解质溶液被设计用于在操作中基本上冷却集成电路；

-一个或者多个流体回路段中的至少一个流体回路段被构造成允许相应溶液沿着层结构的层流动；

-一个或者多个流体回路段中的至少一个流体回路段被构造成允许相应溶液在层结构的两个层之间流动，所述两个层优选地是被布置为集成电路层的3D堆叠物的集成电路的两个层；

-电极中的至少一些电极被设计为用于约束层结构的层的间隔物；

-电极中的至少一些电极被布置在层结构的一个层的一侧上，一个或者多个流体回路段中的至少一个流体回路段允许溶液沿着该一侧流动；

-电极中的至少一些电极被布置在所述两个层中的每一层上，一个或者多个流体回路段中的相应流体回路段的电解质溶液被允许在这两个层之间流动；

-在所述两个层之一的一侧上布置的电极包括阴极和阳极二者；