Управление питанием в многокристальных сборках

Управление питанием в многокристальных сборках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты настоящего изобретения относятся в общем случае к управлению питанием в многокристальных сборках.

Уровень техники

Для экономии места на главной подложке несколько интегральных схем или кристаллов могут быть объединены для создания одной многокристальной сборки посредством установки кристаллов одного на другой в вертикальном направлении. В таком случае напряжение, поступающее от главной подложки, обычно питает каждый кристалл в многокристальной сборке.

В некоторых случаях величина напряжения, необходимого для питания каждого кристалла в созданном пакете, может изменяться, так что в таком случае главная подложка может обеспечивать несколько различных напряжений для питания многокристальной сборки. Генерация этих нескольких разных напряжений вне подложки может быть нежелательной, поскольку для этого нужно, чтобы разработчик платы предусмотрел внешний относительно многокристальной сборки регулятор напряжения, что в свою очередь увеличивает стоимость и сложность платформы. Другими словами, для генерации подходящих напряжений для питания разных кристаллов в многокристальной сборке может быть использована схема, внешняя относительно многокристальной сборки.

В качестве альтернативы требованию внешней генерации нескольких напряжений обычные кристаллы могут быть конфигурированы так, чтобы иметь схему зарядовой накачки для преобразования одного принятого напряжения в несколько разных напряжений питания. Через внутренние соединения в многокристальной сборке генерируемые внутри сборки напряжения затем используются для питания разных кристаллов в многокристальной сборке. Применение одной или нескольких схем зарядовой накачки в многокристальной сборке нежелательно, поскольку такие схемы обычно неэффективны и, следовательно, потери энергии велики.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет пример трехмерной схемы, иллюстрирующей сборку, представляющую собой пакет кристаллов согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет пример, иллюстрирующий вид сбоку сборки согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет пример трехмерной схемы, иллюстрирующей планарную многокристальную сборку согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в многокристальной сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в многокристальной сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 6 представляет пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в многокристальной сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 7 представляет пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в многокристальной сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 8 представляет пример схемы, иллюстрирующей архитектуру компьютера, который может быть использован для осуществления одного или нескольких способов согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 9 представляет пример блок-схемы, иллюстрирующей способ согласно вариантам настоящего изобретения.

Фиг. 10 представляет пример использования кристаллов и/или многокристальных сборок в соответствующей компьютерной системе согласно вариантам настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Недавно появился импульс в направлении создания многокристальных сборок, требующих несколько шин для разных напряжений питания. Этот импульс является определенным вызовом, поскольку схема на одном кристалле в составе многокристальной сборки может быть не способна выдерживать воздействие напряжения, необходимого для работы на другом кристалле этой сборки. Например, многокристальная сборка может содержать модуль этажерочного типа динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (DRAM (Dynamic Random Access Memory)), в котором несколько кристаллов памяти (изготовленных по разным технологиям) установлены один поверх другого. Схема, такая как управляющее логическое устройство, на одном кристалле в многокристальной сборке может быть способна выдерживать воздействие высокого напряжения, такого как напряжение VPP (т.е. напряжение питания), необходимого для другого кристалла (такого как кристалл памяти) в многокристальной сборке с целью осуществления некоторых операций управления памятью.

Один из предлагаемых здесь вариантов содержит схему управления питанием, расположенную в гетерогенной многокристальной сборке (например, сборке, содержащей этажерочный модуль памяти, планарную схему памяти, сенсорную схему, схему, построенную в соответствии с технологией высокочастотных схем или какой-либо другой технологией схем большой мощности). Гетерогенная сборка может содержать несколько типов кристаллов. Например, первый кристалл в составе сборки может быть изготовлен по первой технологии, второй кристалл может быть изготовлен по второй технологии и т.д. Схема управления питанием, расположенная в сборке, позволяет генерировать одно или несколько более высоких напряжений для использования в гетерогенной сборке.

Каждый кристалл в составе гетерогенной сборки может быть изготовлен в соответствии с одной и той же или с разными технологиями. Например, один или несколько кристаллов в этажерочном модуле могут быть изготовлены по технологии запоминающих устройств, включая: синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)), динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (DRAM (Dynamic Random Access Memory)), статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (SRAM (Static Random Access Memory)), магниторезистивное запоминающее устройство с произвольной выборкой (MRAM (Magnetoresistive random-access memory)), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)), флэш-память, запоминающее устройство на фазовых переходах (PCM (Phase Change Memory)) и т.п. Для приложений в составе автомобильных датчиков один или несколько кристаллов в этажерочном модуле могут быть изготовлены в соответствии с технологией интеллектуального питания (Smart power). Один или несколько кристаллов в этажерочном модуле могут быть изготовлены по другим технологиям, таким как КМОП-технология (комплементарные структуры металл-оксид-полупроводник (CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)), схемы на арсениде галлия (GaAS (Gallium Arsenide)), схемы на германии (Ge (Germanium)), схемы на карбиде кремния (SiC (Silicon Carbide)) и т.п.

Все перечисленные выше технологии могут иметь различные требования к напряжению питания и могут быть объединены в общем этажерочном модуле.

Каждая из этих различных технологий может потребовать применения разных напряжений для питания соответствующего кристалла. Например, первый кристалл в гетерогенной сборке может нуждаться в первом напряжении VPP1 для выполнения своих функций, таких как управление и обработка данных (таких как считывание, стирание, запись и т.п.), второй кристалл в этой гетерогенной сборке может требовать второго напряжения VPP2 (отличного или более высокого напряжения, чем VPP1) для выполнения своих функций, таких как управление и обработка данных (таких как считывание, стирание, запись и т.п.) и т.д.

Из-за характеристик технологии, использованной для изготовления первого кристалла, воздействие напряжения VPP2 (которое выше напряжения VPP1) на какие-либо компоненты (такие как транзисторы, диоды и т.п.) первого кристалла может привести к повреждению этих компонентов. Соответственно есть проблема генерации и/или передачи напряжения VPP2 от первого кристалла второму кристаллу. Один из вариантов настоящего изобретения содержит устройство, такое как гетерогенная сборка. Как указано выше, гетерогенная сборка (или устройство) может содержать первый кристалл, изготовленный по первой технологии, эта гетерогенная сборка может содержать также второй кристалл, изготовленный по второй технологии; и т.д.

Гетерогенная сборка может содержать схему управления ключами, первый индуктивный элемент и второй индуктивный элемент. Схема управления ключами может быть расположена в или на одном или нескольких кристаллах.

Согласно одному из вариантов первый индуктивный элемент может быть конфигурирован для приема входного напряжения. Схема управления ключами осуществляет управление током (таким как ток, получаемый от входного напряжения) через первый индуктивный элемент для получения первого напряжения. Первое напряжение может по величине превышать входное напряжение.

Первое напряжение обеспечивает питание первого кристалла. Второй индуктивный элемент связан с первым индуктивным элементом. Второй индуктивный элемент генерирует второе напряжение для питания второй схемы. Второе напряжение служит для питания второго кристалла. Напомним, что второму кристаллу для выполнения заданных операций может потребоваться более высокое напряжение. В одном из вариантов второе напряжение значительно выше первого напряжения.

Как отмечалось выше, первый кристалл и второй кристалл могут быть изготовлены по разным технологиям, вследствие чего эти первый кристалл и второй кристалл способны выдерживать воздействие разных напряжений. Например, компоненты схемы на первом кристалле могут быть неспособными выдерживать второе напряжение, которое нужно второму кристаллу для выполнения некоторых операций.

Генерация разных напряжений с использованием индуктивных элементов, как обсуждается здесь, позволяет уменьшить площадь или объем, необходимые для размещения соответствующей схемы управления питания в составе сборки. Например, в сборке располагается схема управления питанием, содержащая первый индуктивный элемент, второй индуктивный элемент и схему управления ключами.

Генерация разных напряжений с использованием схемы управления питанием, как обсуждается здесь, позволяет также работать в составе сборки гетерогенным схемам. Например, как отмечается здесь, индуктивные элементы и соответствующая переключающая схема могут быть расположены в пределах соответствующего гетерогенного прибора, уменьшая тем самым занимаемое пространство на внешней печатной плате и число контактов для подачи питания, необходимых в соответствующей сборке. Кроме того, генерация нескольких напряжений, как это обсуждается здесь, позволяет размещать гетерогенные схемы рядом в одном общем устройстве и работать в этом общем устройстве, таком как этажерочный модуль памяти, содержащий схемы памяти, изготовленные по разным технологиям.

Итак, более конкретно, на Фиг. 1 представлен пример схемы, иллюстрирующий вид в перспективе сборки, такой как этажерочный модуль, собранный из кристаллов, согласно вариантам настоящего изобретения.

Как показано, сборка 100 содержит два или более кристаллов, таких как кристалл 110-1, кристалл 110-2, кристалл 110-3 и т.д. Сборка 100 может содержать любое подходящее число (например, 2, 3, 4, 5, …) кристаллов (например, полупроводниковых кристаллов, интегральных схем и т.п.), изготовленных по одной и той же или по разным технологиям.

Каждый кристалл в сборке 100 может представлять собой ресурс какого-либо подходящего типа, например один или несколько кристаллов в составе сборки 100 могут представлять собой кристаллы памяти. В одном из вариантов каждый из одного или нескольких кристаллов в составе сборки 100 может представлять собой динамическое ЗУПВ (DRAM), кристалл флэш-памяти типа И-НЕ, кристалл флэш-памяти типа ИЛИ-НЕ, магниторезистивное ЗУПВ, сегнетоэлектрическое ЗУПВ, трехмерную (3-D) память, систему памяти персонального компьютера и т.п.

Каждый кристалл может представлять собой соответствующее полупроводниковое устройство (такое как интегральная схема), содержащее группу ячеек памяти для сохранения соответствующих данных. В качестве неограничивающего примера, кристалл 110-1 может содержать группу ячеек 150-1 памяти для сохранения первых данных, кристалл 110-2 содержит вторую группу ячеек 150-2 памяти для сохранения вторых данных, кристалл 110-3 содержит третью группу ячеек 150-3 памяти для сохранения третьих данных и т.д.

Как отмечено выше, каждый кристалл может не иметь ячеек памяти, а также может выполнять какую-либо другую подходящую функцию.

Каждый кристалл может быть вырезан из соответствующей полупроводниковой пластины, на которой выполнено множество таких кристаллов.

При изготовлении сборки один или несколько кристаллов 110 разных типов могут быть установлены один поверх другого. Как отмечено выше, установка кристаллов 110 одного на другой для создания вертикальной «этажерки» может сэкономить соответствующую площадь, занимаемую этими кристаллами, на печатной плате или на другой подходящей главной подложке, на которой монтируют сборку 100.

В некоторых случаях, как показано здесь, для каждого кристалла в сборке 100 может быть нужен разный набор из одного или нескольких напряжений питания (таких как Vcc1, Vcc2, Vcc3 и т.д.) для выполнения соответствующих операций с данными (операции управления памятью, операции управления, операции обработки данных, сенсорные операции и т.п.). Совокупность операций, поддерживаемых каждым кристаллом в сборке 100, может быть различной в зависимости от приложения, в котором используется эта сборка.

Например, в одном из вариантов схема 142 управления питанием (такая как схема 140 управления ключами, индуктивный элемент 130-1, индуктивный элемент 130-2, индуктивный элемент 130-3, электропроводная перемычка 170-1, электропроводная перемычка 170-2 и т.д.), расположенная на кристалле 110-1, принимает входное напряжение Vin и генерирует напряжения (такие как Vcc1, Vcc2, Vcc3 и т.д.), используемые каждым кристаллом для выполнения соответствующих операций.

В неограничивающем примере одного из вариантов, когда кристалл 110 конфигурирован так, что он содержит энергонезависимые ячейки памяти (например, на основе технологии И-НЕ) для хранения данных, то в зависимости от технологии, использованной для изготовления соответствующего кристалла, каждая ячейка памяти в составе кристалла может быть конфигурирована для сохранения одного или нескольких битов данных в зависимости от соответствующего заданного числа битов на ячейку (например, многоуровневая ячейка (multi-level cell MLC), одноуровневая ячейка (single level cell SLC) и т.п.) для этого кристалла памяти.

Схема 142 управления питанием (такая как схема 140 управления ключами) и/или относящиеся к ней компоненты, могут быть выполнены с применением любого подходящего типа ресурсов, таких как аналоговые схемы, цифровые схемы, выполняющий команды цифровой процессор сигнала, встроенное программное обеспечение и т.п. Соответственно, варианты настоящего изобретения могут содержать аппаратуру, загружаемое программное обеспечение, встроенное программное обеспечение, сочетание аппаратуры и программного обеспечения и т.п.

Как отмечено выше, в этом неограничивающем примере схема 142 управления питанием на кристалле 110-1 содержит схему 140 управления ключами. Кристалл 110-1 также содержит индуктивные элементы 130, и в том числе индуктивный элемент 130-1, индуктивный элемент 130-2 и индуктивный элемент 130-3, для участия в преобразовании входного напряжения Vin в одно или несколько напряжений, таких как Vcc1, Vcc2, Vcc3 и т.п. Соответственно, эти первый индуктивный элемент 130-1, второй индуктивный элемент 130-2, третий индуктивный элемент 130-3 и т.п., могут располагаться в первом кристалле 110-1.

Согласно одному из вариантов схема 140 управления ключами расположена в составе первого кристалла 110-1 в сборке 100 (такой как устройство сохранения данных или много кристальное устройство какого-либо другого подходящего типа). Эта схема 140 управления ключами осуществляет управление током через первый индуктивный элемент 130-1 для генерации первого напряжения Vcc1. В неограничивающем примере одного из вариантов, первое напряжение Vcc1 обеспечивает питание первого кристалла 110-1 и поддерживает один или несколько типов операций управления и обработки данных, ассоциированных с ячейками 150-1 памяти. В качестве альтернативы в примере другого варианта первое напряжение Vcc1 является промежуточным напряжением, которое не питает никаких схем в составе первого кристалла 110-1. Как обсуждается здесь, первое напряжение Vcc1 используется в качестве основы для генерации одного или нескольких других напряжений, таких как Vcc2, Vcc3 и т.п.

Как показано также на фиг. 1, схема 142 управления питанием содержит индуктивный элемент 130-2. Этот индуктивный элемент 130-2 соединен для приема первого напряжения Vcc1 и генерации второго напряжения Vcc2. Электропроводная перемычка 170-1 соединяет выход индуктивного элемента 130-2 с диодом D11, расположенным на кристалле 110-2. Эта электропроводная перемычка может быть изготовлена из какого-либо подходящего материала, такого как металл. Таким образом, электропроводная перемычка 170-1 передает напряжение Vcc2 кристаллу 110-2. Как обсуждалось ранее, второе напряжение Vcc2 обеспечивает питание второго кристалла 110-2 в составе сборки 100 и поддерживает одну или несколько операций, ассоциированных с кристаллом 110-2.

Как также показано на фиг. 1, в этом неограничивающем примере одного из вариантов схема 142 управления питанием содержит элемент 130-3. Этот третий индуктивный элемент 130-3 соединен для приема первого напряжения Vcc1 и генерации третьего напряжения Vcc3. Электропроводная перемычка 170-2 соединяет выходной узел индуктивного элемента 130-3 с диодом D21, расположенным на кристалле 110-3. Электропроводная перемычка 170-2 может быть электрически изолирована от компонентов, находящихся на кристалле 110-2. Эта электропроводная перемычка 170-2 может быть изготовлена из какого-либо подходящего электропроводного материала, такого как металл. Таким образом, электропроводная перемычка 170-2 передает напряжение Vcc3 кристаллу 110-3. Как обсуждается ранее, напряжение Vcc3 обеспечивает питание второго кристалла 110-3 в составе сборки 100 и поддерживает одну или несколько операций, ассоциированных с кристаллом 110-3.

В одном из вариантов первый индуктивный элемент 130-1 и второй индуктивный элемент 130-2 имеют магнитную связь один с другим. Аналогичным образом, первый индуктивный элемент 130-1 и третий индуктивный элемент 130-3 также могут быть магнитно или индуктивно связаны один с другим. Магнитная связь помогает индуцировать электрический ток через индуктивный элемент 130-2 и индуктивный элемент 130-3, генерируя потенциально более высокие уровни напряжения.

Индуктивные элементы могут быть изготовлены каким-либо подходящим образом. Например, в неограничивающем примере одного из вариантов каждый из индуктивных элементов 130 выполнен в виде одного или нескольких непрерывных витков в слоях на кристалле 110-1. Эти витки могут располагаться в одном месте для создания магнитной связи.

Кроме того, индуктивные элементы могут быть выполнены на кристалле или в виде горизонтальных индуктивных элементов с использованием конкретных слоев металлизации, или вертикально с использованием сквозных отверстий в кремнии (TSV (Through-Silicon Via)). Для интеграции типа 2.5D (как показано на фиг. 3) индуктивные элементы могут быть также реализованы на общем промежуточном вкладыше.

Для достижения энергетической эффективности свыше 70%, коэффициент связи между индуктивными элементами может иметь величину порядка 0.9 или более. Каждый из индуктивных элементов может быть выполнен в спиральной конфигурации в одном или нескольких слоях на кристалле 110-1 с использованием сквозных отверстий TSV. Внутри витков или петель спирали, образующих индуктивные элементы 130, могут быть добавлены специальные магнитные материалы для создания магнитной связи, как это обсуждалось ранее. Однако для генерации высокого напряжения далеко не всегда требуется очень высокая эффективность. Если эти напряжения должны быть активными только в течение коротких периодов времени или во время довольно редких событий - как для операций первоначального выжигания программирующих перемычек, - эффективность потенциально менее важна.

В одном из вариантов напряжение Vcc1 превосходит по величине напряжение Vin; напряжение Vcc2 превосходит по величине напряжение Vcc1; напряжение Vcc3 превосходит по величине напряжение Vcc2; и т.д.

Как обсуждалось ранее, сборка 100 может представлять собой вертикальный модуль памяти этажерочного типа, содержащий кристалл 110-1, кристалл 110-2, кристалл 110-3 и т.п. Планарная поверхность 182-1 (верхняя поверхность) первого кристалла 110-1 по существу контактирует с планарной поверхностью 182-2 (нижняя поверхность) второго кристалла 110-2.

Электропроводная перемычка 170-1 протяжена от первого кристалла 110-1 до второго кристалла 110-2. Эта электропроводная перемычка 170-1 передает второе напряжение Vcc2 от выходного узла индуктивного элемента 130-2 на анод диода D11, расположенного на втором кристалле 110-2.

Аналогичным образом, электропроводная перемычка 170-2 проходит от первого кристалла 110-1 до третьего кристалла 110-3. Электропроводная перемычка 170-2 передает напряжение Vcc3 от выходного узла индуктивного элемента 130-3 на анод диода D21, расположенного на втором кристалле 110-3.

Каждый кристалл может иметь в составе схемные компоненты разных типов для поддержки соответствующих функций. Например, кристалл 110-1 может содержать первую группу полупроводниковых компонентов, таких как транзисторы, диоды и т.п., изготовленных по первой технологии; кристалл 110-2 может содержать вторую группу полупроводниковых компонентов, таких как транзисторы, диоды и т.п., изготовленных по второй технологии; кристалл 110-3 может содержать третью группу полупроводниковых компонентов, таких как транзисторы, диоды и т.п., и т.д.

Полупроводниковые компоненты в первой группе (такие как на кристалле 110-1) могут быть изготовлены таким образом, чтобы выдерживать воздействие первого максимального порогового напряжения; полупроводниковые компоненты во второй группе (такие как на кристалле 110-2) могут быть изготовлены таким образом, чтобы выдерживать воздействие второго максимального порогового напряжения; полупроводниковые компоненты в третьей группе (такие как на кристалле 110-3) могут быть изготовлены таким образом, чтобы выдерживать воздействие третьего максимального порогового напряжения; и т.д.

В качестве следующего неограничивающего примера предположим, что схема, такая как полупроводниковые компоненты на кристалле 110-1, допускает воздействие максимального напряжения 2.2 В; предположим, что схема, такая как полупроводниковые компоненты на кристалле 110-2, допускает воздействие максимального напряжения 2.9 В; предположим, что схема, такая как полупроводниковые компоненты на кристалле 110-3, допускает воздействие максимального напряжения 3.6 В.

В таком варианте и в качестве неограничивающего примера схема 142 управления питанием преобразует входное напряжение Vin (такое как 1.0 В постоянного тока) в напряжение Vcc1 (такое как 1.8 В пост, тока), которое ниже максимальной пороговой величины 2.2 В пост, тока; схема 142 управления питанием преобразует входное напряжение Vcc1 (такое как 1.8 В пост, тока) в напряжение Vcc2 (такое как 2.5 В пост, тока), которое ниже максимальной пороговой величины 2.9 В пост, тока; схема 142 управления питанием преобразует входное напряжение Vcc1 (такое как 1.8 В пост, тока) into Vcc3 (такое как 3.2 В пост, тока), которое ниже максимальной пороговой величины 3.6 В пост. тока.

Соответственно схема 142 управления питанием может быть конфигурирована для генерации первого напряжения Vccl (1.8 В пост, тока), которое меньше по величине, чем первое максимальное пороговое напряжение (2.2 В пост, тока); генерации второго напряжения Vcc2 (2.5 В пост, тока), которое больше по величине, чем первое максимальное пороговое напряжение (2.2 В пост, тока), но меньше по величине, чем второе максимальное пороговое напряжение (2.9 В пост. тока).

Полупроводниковые схемные компоненты (такие как транзисторы, диоды и т.п.) в составе кристалла 110-1 электрически изолированы от второго напряжения Vcc2 (2.5 В пост, тока) для предотвращения повреждения полупроводниковых компонентов на кристалле 110-1. Соответственно, варианты настоящего изобретения могут содержать изоляцию выходного узла индуктивного элемента 130-2 (где генерируется более высокое, потенциально повреждающее напряжение Vcc2) от других компонентов кристалла 110-1. Конец электропроводной перемычки 170-1, способный выдерживать воздействие величины напряжения Vcc2, передает это напряжение Vcc2 кристаллу 110-2.

Как обсуждалось ранее, кристаллы в составе сборки 100 могут быть изготовлены по разным технологиям. Эти кристаллы могут быть изготовлены по одинаковой технологии. В одном из примеров вариантов первый кристалл 110-1 представляет собой первое динамическое ЗУПВ (DRAM) в составе сборки 100; второй кристалл 110-2 представляет собой второе динамическое ЗУПВ (DRAM) в составе сборки 100.

Снова отметим, что генерация разных напряжений показана только в качестве неограничивающего примера и что кристаллы 110 в составе сборки 100 могут быть изготовлены по одной и той же технологии. Схема 142 управления питанием может быть конфигурирована для генерации одинакового или по существу одинакового уровня напряжения для питания каждого из соответствующих кристаллов 110 в составе сборки 100.

На фиг. 2 представлен схематичный вид сбоку, иллюстрирующий этажерочную конструкцию из нескольких кристаллов, образующую сборку согласно вариантам настоящего изобретения.

Как обсуждалось ранее, сборка 100 может содержать несколько кристаллов и в том числе кристалл 110-1, кристалл 110-2, кристалл 110-3 и т.д. Как показано на этом упрощенном виде сборки 100 сбоку, кристалл 110-2 установлен на первом кристалле 110-1; кристалл 110-3 установлен на кристалле 110-2; и т.д.

Сборка 100 может быть установлена на соответствующей схемной плате 225. Как указано выше, установка кристаллов 110 одного на другой для изготовления сборки 100 ведет к значительной экономии места на плате 225, поскольку площадь, занимаемая сборкой 100 на плате, в основном равна площади кристалла 110-1, даже хотя сборка 100 содержит дополнительные уровни (такие как кристалл 110-2, кристалл 110-3 и т.п.) для сохранения данных или для осуществления каких-либо других подходящих функций.

В одном из вариантов электропроводная перемычка 170-1 и электропроводная перемычка 170-2 выполнены в так называемых сквозных отверстиях в кремнии (TSV). Как обсуждалось ранее, кристаллы 110 в составе сборки 100 могут представлять собой полупроводниковые приборы или интегральные схемы. Электропроводные перемычки, проходящие сквозь кристаллы, создают электрические соединения от одного уровня кремния (такого как кристалл 110-1) к следующему уровню кремния (такому как кристалл 110-2) в составе сборки 100.

Если потребуется, один или несколько индуктивных элементов 130 могут находиться на главной подложке 225 вместо того, чтобы располагаться на кристалле 110-1. В таком случае сборка 100 и плата 225 содержат дополнительные электропроводные перемычки, способствующие передаче сформированных напряжений Vcc1, Vcc2, Vcc3 и т.п. от индуктивных элементов 130 на плате 225 сквозь кристалл 110-1 к другим кристаллам в этажерочном модуле.

Дополнительные подробности переключающих операций обсуждаются ниже.

На фиг. 3 представлен пример трехмерной схемы, иллюстрирующей планарную сборку согласно вариантам настоящего изобретения.

Как обсуждалось ранее, сборка 100 может быть конфигурирована в виде вертикального этажерочного модуля памяти. Согласно другим альтернативным вариантам сборка может быть конфигурирована в виде планарной сборки, в которой могут быть смонтированы компоненты, такие как несколько кристаллов.

Например, сборка 300 может содержать главную подложку 325 (такую как промежуточный вкладыш). Схема 140 управления ключами и соответствующие индуктивные элементы 130 работают аналогично тому, что обсуждается выше. Однако вместо того, чтобы устанавливать кристаллы один на другой для образования соответствующего этажерочного модуля, как показано, эти кристалл 110-1, кристалл 110-2 и кристалл 110-3 могут быть расположены один рядом с другим на открытой поверхности главной подложки 325.

В этом неограничивающем примере планарного варианта электропроводная перемычка 370-1 протяжена горизонтально по поверхности главной подложки 325 от индуктивного элемента 130-2 на первом кристалле 110-1 к диоду D11, расположенному на кристалле 110-2. Таким образом, электропроводная перемычка 370-1 передает напряжение Vcc2 от индуктивного элемента 130-2 к диоду D11, расположенному на кристалле 110-2.

Электропроводная перемычка 370-2 протяжена горизонтально по поверхности главной подложки 325 от индуктивного элемента 130-3 на первом кристалле 110-1 к диоду D21, расположенному на кристалле 110-3. Таким образом, электропроводная перемычка 370-2 передает напряжение Vcc3 от индуктивного элемента 130-3 к диоду D21, расположенному на кристалле 110-3.

Если потребуется, один или несколько индуктивных элементов 130 могут быть расположены на главной подложке 325. В таком случае сборка 300 содержит дополнительные электропроводные перемычки, передающие сформированные напряжения Vcc1, Vcc2, Vcc3 и т.п., соответствующим кристаллам 110.

На фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая пример управления питанием в сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Как показано, сборка 100 может содержать схему 140 управления ключами, равно как и соответствующие ключи S1 и S2. Схема 140 управления ключами генерирует сигналы 432 управления для осуществления управления состояниями ключей S1 и S2. Первый узел (такой как входной узел) индуктивного элемента 130-1 электрически соединен с входным напряжением Vin. Входное напряжение Vin является источником энергии, создающим ток через индуктивный элемент 130-1 для генерации напряжения Vcc1.

Схема 142 управления питанием в составе кристалла 110-1 содержит ключ S1, управляемый переключающей схемой 140. Ключ S1 располагается между первым индуктивным элементом 130-1 и вторым индуктивным элементом 130-2. Как более подробно обсуждается ниже, ключ S1 генерирует первое напряжение для питания первого кристалла 110-1. Второй индуктивный элемент 130-2 принимает первое напряжение Vcc1 и генерирует второе напряжение Vcc2, обеспечивающее питание второго кристалла 110-2.

Более конкретно, во время работы согласно одному из вариантов схема 140 управления кристаллами, посредством сигналов 432 управления, переводит ключ S1 в замкнутое (ON) состояние, когда ключ S2 переходит в разомкнутое (OFF) состояние. Эта схема 140 управления ключами переводит ключ S1 в разомкнутое состояние (OFF), когда ключ S2 переходит в замкнутое (ON) состояние. Коэффициент заполнения сигналов 432 управления можно регулировать для изменения величины выходного напряжения Vcc1 до заданного уровня.

В одном из вариантов схема 142 управления питанием ведет себя как понижающий-повышающий преобразователь постоянного тока, в котором входное напряжение Vin увеличивается для получения напряжения Vcc 1. Конденсатор С1 обеспечивает стабильность и фильтрует шумы переключения.

Поскольку магнитный поток связывает индуктивный элемент 130-1 с индуктивным элементом 130-2, управление током через индуктивный элемент 130-1 для генерации напряжения Vcc1 приводит к генерации напряжения Vcc2 в выходном узле индуктивного элемента 130-2, соединенном с электропроводной перемычкой 170-1. Напряжение, генерируемое индуктивным элементом 130-2, зависит от числа эффективных витков в каждом индуктивном элементе 130-1 и 130-2, равно как от уровня магнитной связи между индуктивными элементами.

Кристалл 110-2 содержит диод D11 и диод D12 для выпрямления сигнала, поступающего по электропроводной перемычке 170-1. Конденсатор С2 обеспечивает стабильность и фильтрует шумы переключения.

На фиг. 5 представлен пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Как показано, схема 140 управления ключами генерирует сигналы 532 управления аналогично тому, как обсуждается выше, для генерации напряжения Vcc1. Однако в этом примере варианта кристалл 110-2 содержит ключ S3, управляемый посредством схемы 140 управления ключами. Например, первая электропроводная перемычка, такая как электропроводная перемычка 170-1, проходит от кристалла 110-1 к кристаллу 110-2. Эта электропроводная перемычка 170-1 передает напряжение Vcc2 с выхода индуктивного элемента 130-2 на кристалле 110-1 переключающему компоненту S3, расположенному на кристалле 110-2.

Электропроводная перемычка 570-1 проходит от схемы 140 управления ключами в составе кристалла 110-1 к кристаллу 110-2. В неограничивающем примере одного из вариантов схема 140 управления ключами генерирует сигнал управления для осуществления управления ключом S3 независимо от сигналов управления, используемых для управления ключами S1 и S2. Электропроводная перемычка 570-1 передает сигнал управления ключами, генерируемый схемой 140 управления ключами, переключающему компоненту S3. Посредством этих формируемых ими сигналов управления схема 140 управления ключами осуществляет управление состоянием переключающего компонента S3 и величиной напряжением Vcc2.

В одном из вариантов схема 140 управления ключами переводит ключи S2 и S3 в замкнутое (ON) состояние по существу в то же самое время, когда ключ S1 переходит в разомкнутое (OFF) состояние. Схема 140 управления ключами переводит ключи S2 и S3 в разомкнутое (OFF) состояние по существу в то же самое время, когда ключ S1 переводится в замкнутое (ON) состояние.

На фиг. 6 представлен пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

В этом примере варианта кристалл 110-1 содержит индуктивный элемент 630-1, индуктивный элемент 630-2 и индуктивный элемент 630-3. Как обсуждалось ранее, схема 140 управления ключами осуществляет управление состоянием ключей S1 и S2 для генерации напряжения Vcc1 из напряжения Vin.

Как показано, последовательно соединенные индуктивный элемент 630-2 и индуктивный элемент 630-3 магнитно связаны с индуктивным элементом 630-1. В ходе операции управления ключами S1 и S2 для генерации выходного напряжения Vcc1 индуктивные элементы 630-2 и 630-3 генерируют соответствующие напряжения Vcc2 и Vcc3 для питания соответствующих кристаллов 110-2 и 110-3, как показано.

На фиг. 7 представлен пример схемы, иллюстрирующей управление питанием в сборке согласно вариантам настоящего изобретения.

Обсуждаемые выше варианты иллюстрируют способ управления в разомкнутом контуре для генерации одного или нескольких напряжений. В соответствии с альтернативными вариантами может быть желательно сформировать одно или несколько напряжений Vcc1, Vcc2, Vcc3 и т.п., с использованием обратной связи.

Например, в одном из вариантов схема 140 управления ключами содержит схему 740 монитора. Как и предполагает название, схема 740 монитора контролирует величину напряжения Vcc1, получаемую по цепи 750-1 обратной связи. В соответствии с этой обратной связью схема 140 управления ключами осуществляет управление переключением тока через первый индуктивный элемент 130-1 (возбуждаемый напряжением Vin) для получения напряжения Vcc1 в желаемом диапазоне напряжений.

Еще в одной группе вариантов схема 740 монитора может быть конфигурирована для контроля величины напряжения Vcc2, поступающего по цепи 750-2 обратной связи. В соответствии с этой обратной связью схема 140 управления ключами осуществляет управление переключением тока через индуктивный элемент 130-2 (возбуждаемый напряжением Vcc1) для получения напряжения Vcc2 в желаемом диапазоне напряжений.

Как обсуждалось ранее, если нужно, диод D11 может быть заменен ключом S3. В таком варианте схема 140 управления ключами может осуществлять управление ключами S1 и S2 независимо от управления ключом S3 для генерации напряжений Vcc1 и Vcc2 в желаемых диапазонах напряжения.

На фиг. 8 представлена блок-схема примера компьютерной системы для реализации управления питанием согласно вариантам настоящего изобретения.

Компьютерная система 850 может быть конфигурирована для выполнения каких-либо операций относительно схемы 140 управления ключами.

Как показано, компьютерная система 850 согласно рассматриваемому примеру может содержать соединение 811, связывающего компьютерный носитель 812 для хранения информации, такой как энергонезависимый физический носитель (т.е. физический аппаратный носитель для хранения информации какого-либо типа), на котором может быть записана и с которого может быть воспроизведена цифровая информация, процессор 813 (т.е. одно из процессорных устройств или компьютерных про