[发明专利]使用封装的硅切换功率传递的系统和方法

说明书

分案申请的相关信息

本申请是申请号为PCT/US2007/068608，申请日为2007年5月9日，优先权日为2006年5月10日，发明名称为“使用封装的硅切换功率传递的系统和方法”的PCT申请进入国家阶段后申请号为200780023853.5的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体上涉及电路中的功率分配的系统和方法，且更特定来说涉及使用低电阻封装金属将切换功率或信号分配到硅衬底的指定区域的系统和方法。

背景技术

技术的进步已形成较小和较强大的个人计算装置。举例来说，多种便携式个人计算装置(包含例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置的无线计算装置)是小型的、重量轻的且用户容易携带的。更具体来说，便携式无线电话(例如蜂窝式(模拟和数字)电话和IP电话)可经由无线网络传送语音和数据包。此外，许多此类无线电话包含并入其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态相机、数字视频相机、数字记录器以及音频文件播放器。而且，此类无线电话可包含可用于接入因特网的web接口。由此，这些无线电话包含显著的计算能力。

在此类装置内，电路变得越来越小，且电路的功率消耗对性能来说变得日益重要。典型的集成电路包含可包含多个嵌入式电路结构的衬底以及一个或一个以上电耦合到衬底的集成电路装置。大量此类电路装置是使用可将输入/输出(I/O)电路放置在不同位置且不限于芯片外围的设计来制成的。此类型的装置可称为倒装芯片。倒装芯片技术允许使用封装安装垫每一者上对应于衬底上导电垫或区域的升高金属结合凸块，将封装反转并面向下结合到衬底互连图案而将集成电路装置或封装以电和物理形式耦合到衬底。结合凸块或球通过使用受控回流焊接技术或导电环氧树脂技术将封装的导电垫接合到衬底上的导电区域。

倒装芯片的物理设计有关于输入/输出(I/O)电路的一方面是对将I/O电路连接到适当的芯片上功率分配网的配线(wiring)的定尺寸和布线。倒装芯片电路的功率布线(power routing)是将倒装芯片电路的每一I/O引脚的功率服务端子连接到衬底的功率分配网以向倒装芯片的电路供应功率的过程。大体上，功率服务端子通过可称为功率布线的金属导线或迹线耦合到功率分配网。通过控制功率布线的宽度，可控制功率布线的有效电阻和电流密度以满足设计的电要求。

随着芯片变得越来越小，硅衬底内的金属层的电阻已增加，同时功率密度也已增加。为了解决增加的功率密度，可添加额外的厚金属层用于功率再分配，以降低分配网中的电阻损失。然而此类设计增加了布线复杂性且减小了衬底上组件布局的可用面积。

因此，将有利的是提供一种改进的功率分配系统和方法，其降低了功率损失和热负载并允许连续的工艺缩放。

发明内容

在一个特定实施例中，一种集成电路包含封装和以电和物理形式耦合到所述封装的衬底。所述封装包含第一引脚、第二引脚以及将所述第一引脚耦合到所述第二引脚的金属化件。所述衬底经由所述第一引脚和所述第二引脚耦合到所述封装。所述衬底包含多个功率域和一功率控制单元。所述封装的所述第二引脚耦合到所述多个功率域中的特定功率域。所述功率控制单元包含逻辑和开关，其中所述开关包含耦合到电压供应端子的第一端子、耦合到所述逻辑的控制端子以及耦合到所述封装的所述第一引脚的第二端子。所述逻辑选择性启动所述开关以经由所述封装的所述金属化件向所述特定功率域分配功率。

在一个实施例中，所述特定功率域包括嵌入在所述衬底中的处理单元。在另一实施例中，所述开关经定尺寸以满足所述处理单元的峰值要求。在又一实施例中，所述处理单元的峰值要求小于峰值功率密度乘以所述处理单元的面积。

在又一实施例中，所述开关包含多个独立晶体管，所述逻辑按级启动所述多个独立晶体管，且所述级中的每一者包含所述多个独立晶体管中的至少一者。在又一实施例中，所述功率控制单元适于产生电流斜坡以对与所述特定功率域相关联的电容充电。在又一实施例中，所述逻辑适于产生上电复位信号以复位所述特定功率域。在另一特定实施例中，所述特定功率域进一步包括箝位电路以将输出从所述特定功率域箝位到已知的逻辑状态，其中所述逻辑产生输出箝位信号以启动所述箝位电路。