[发明专利]具有垂直存储器部件的单片式三维(3D)集成电路(IC)(3DIC)

说明书

优先权要求

本申请要求享有于2013年10月23日递交的、序列号为61/894,541并且名称为“MONOLITHIC THREE DIMENSIONAL(3D)INTEGRATED CIRCUITS(ICs)(3DICs)WITH VERTICAL MEMORY COMPONENTS,RELATED SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请的优先权，通过引用方式将其全部内容并入本文。

本申请还要求享有于2014年1月10日递交的、序列号为14/152,248并且名称为“MONOLITHIC THREE DIMENSIONAL(3D)INTEGRATED CIRCUITS(ICs)(3DICs)WITH VERTICAL MEMORY COMPONENTS,RELATED SYSTEMS AND METHODS”的美国专利申请的优先权，通过引用方式将其全部内容并入本文。

技术领域

概括地说，本公开内容的技术涉及集成电路中的存储器系统。

背景技术

移动通信设备在当前的社会中已经变得常见。这些移动设备的流行是部分地由现在在这样的设备上实现的许多功能来推动的。针对这样的功能的需求增加了处理能力要求，并且产生了对于更强大的电池的需求。在移动通信设备的外壳的有限空间内，电池与处理电路竞争。有限的空间对电路内的功耗的控制和部件的持续微型化贡献了压力。虽然微型化在移动通信设备的集成电路(IC)中已经是特别关注的，但是还发生对其它设备中的IC的微型化的努力。

尽管微型化的努力已经大体上遵从摩尔定律而发展，但是通过使有源部件缩小实现的空间节约几乎立即被添加另外的有源元件以提供增加的功能的IC设计所抵消。在常规的二维(2D)设计中，IC内的有源元件已全部被放置在单个有源层中，其中元件通过也在IC内的一个或多个金属层互连。随着IC内有源元件的数量增加，用于实现元件之间的期望的互连的布线要求变得越来越复杂。

布线互联中的困难在存储器元件内尤其地尖锐。也就是说，尽管较小的存储器位元的确允许部件微型化，但是增加的功能需要更多可用的存储器，并且因此越来越多的存储器位元被组装到每个设备的存储体中。随着存储体内存储器位元的数量的增加，用于这样的位元的存取线(例如，位线(BL)或者字线(WL))变得越来越长。随着存取线的长度变得更长，对线进行布线的困难增加。通常，存储体可以利用根据块间布线、复用器和转发器(repeater)构成的完全静态互补金属氧化物半导体(CMOS)织物开关(fabric switch)，以用于客户端到客户端的交互。使用这样的织物开关使内存池得以免去金属布线拥塞。即使利用这样的织物开关，内存池也需要交叉开关(有时被称为“xBar”)作为2D设计中的块间通信通道。这些交叉开关占据大量的布线资源，所述大量的布线资源与顶层布线相竞争。此外，这些交叉开关通常是毫米长的。这样的长度需要使用转发器，并且具有与转发器相关联的大量的阻容(RC)延迟，限制了存储器存取(或者块间通信)的时间。

发明内容

具体实施方式中公开的实施例包括具有垂直存储器部件的单片式三维(3D)集成电路(IC)(3DIC)。还公开了相关的系统和方法。如本文使用的，垂直存储器部件是被布置在IC内的垂直堆叠的层中的多个存储元(memory cell)。3DIC可以通过使用垂直交叉开关在布置存储块和减少块间导线长度方面提供显著的优点。块间导线长度的减少可以减少阻容(RC)延迟。

就这一点而言，在一个示例性实施例中，公开了一种3DIC。3DIC包括存储器结构。存储器结构包括多个层，每个层具有存储元。存储器结构还包括跨越所述多个层的多个MIV。存储器结构还包括第一复用器，其被安放在所述多个层之中的第一层中，并且耦合到所述多个层中的所述第一层内的至少相应的存储元。存储器结构还包括第二复用器，其被安放在所述多个层之中的第二层中，并且耦合到所述多个层中的第二层内的至少第二相应的存储元。存储器结构还包括控制逻辑单元，其被配置为确定哪些存储元是活动的(如果有的话)，并且基于这样的确定来重新配置对存储元的使用。