半导体封装及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，更为具体而言，涉及一种半导体封装及其制造方法。

背景技术：

1、在传统的电子集成电路芯片中，通过金属线和诸如缓冲器(buffer)、反相器(inverter)之类的逻辑器件在芯片内部构成时钟网络，进行时钟信号传输。这种时钟网络，存在延迟过高以及受pvt(process-voltage-temperature：工艺-电压-温度)差异影响过大的问题。尤其是当芯片面积比较大，需要传输的距离比较长的情况下，很难做到将整个芯片同步在一个时钟周期内。

2、比如，一颗宽度为20000um的芯片，假设时钟源在中心点，大约需要1ns的时钟长度才能完成时钟平衡。然而，考虑到ocv(on-chip variation：片上波动)的影响，实际上最近的时钟接收点和最远的时钟接收点之间的延迟差会达到约200ps，使得两端的时钟难以同步。从而，需要额外的电路设计来实现这两端的时钟同步，这必然会增加功耗和设计复杂度。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种半导体封装及其制造方法，其利用片上光网络完成时钟信号的传输，可以在光网络上完成时钟信号到达各个点延迟时间的平衡。

2、在一个示例性的实施例中，提出一种半导体封装，包括：第一芯片，所述第一芯片包括光子集成电路；第二芯片，所述第二芯片包括时钟源；其中，所述光子集成电路包括：

3、片上光网络，其包括光信号发送端、多个光信号接收端、以及连接所述光信号发送端和光信号接收端的多条波导；

4、电光转换模块，其设置在所述光信号发送端，用于接收来自于所述时钟源的第一时钟电信号，并将所述第一时钟电信号转换为时钟光信号，所述时钟光信号通过所述多条波导传输至所述多个光信号接收端；

5、以及多个光电转换模块，其分别设置在所述多个光信号接收端，用于将接收的多个时钟光信号分别转换为多个第二时钟电信号。

6、在一些实施方式中，所述半导体封装包括基板，所述基板用于承载所述第一芯片以及所述第二芯片。

7、在一些实施方式中，所述第一芯片电连接至所述基板。

8、在一些实施方式中，所述第二芯片电连接至所述基板。

9、在一些实施方式中，所述片上光网络包括分光器件。

10、在一些实施方式中，所述光子集成电路包括光耦合端口。

11、在一些实施方式中，所述第二芯片包括至少一个电时钟平衡模块，其与所述多个光电转换模块中的至少一个光电转换模块通信连接，用于从所述至少一个光电转换模块接收时钟电信号，并对时钟平衡进行修复。

12、在一些实施方式中，所述电时钟平衡模块包括时钟树。

13、在一个示例性的实施例中，提出一种半导体封装的制造方法，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一芯片，所述第一芯片包括光子集成电路；提供第二晶圆，所述第二晶圆包括第二芯片，所述第二芯片包括时钟源；将所述第一晶圆与所述第二晶圆进行键合，使得所述第一芯片与所述第二芯片键合；其中，所述光子集成电路包括：片上光网络，其包括光信号发送端、多个光信号接收端、以及连接所述光信号发送端和光信号接收端的多条波导；电光转换模块，其设置在所述光信号发送端，用于接收来自于所述时钟源的第一时钟电信号，并将所述第一时钟电信号转换为时钟光信号，所述时钟光信号通过所述多条波导传输至所述多个光信号接收端；以及多个光电转换模块，其分别设置在所述多个光信号接收端，用于将接收的多个时钟光信号分别转换为多个第二时钟电信号。

14、在一些实施方式中，在将所述第一晶圆与所述第二晶圆进行键合之后，包括切割步骤，所述切割步骤将第一芯片、第二芯片分别从第一晶圆、第二晶圆分离。

15、在一个示例性的实施例中，提出一种半导体封装的制造方法，包括：提供第一芯片，所述第一芯片包括光子集成电路；提供第二芯片，所述第二芯片包括时钟源；将所述第一芯片与所述第二芯片进行键合；

16、其中，所述光子集成电路包括：

17、片上光网络，其包括光信号发送端、多个光信号接收端、以及连接所述光信号发送端和光信号接收端的多条波导；

18、电光转换模块，其设置在所述光信号发送端，用于接收来自于所述时钟源的第一时钟电信号，并将所述第一时钟电信号转换为时钟光信号，所述时钟光信号通过所述多条波导传输至所述多个光信号接收端；以及

19、多个光电转换模块，其分别设置在所述多个光信号接收端，用于将接收的多个时钟光信号分别转换为多个第二时钟电信号。

20、在本发明的实施方式中，利用光电转换模块，将时钟信号转换到片上光网络，利用片上光网络完成时钟信号的传输，可以在片上光网络上完成时钟信号到达各个点延迟时间的平衡。用片上光网络传输时钟信号可以减少芯片上缓冲器和反相器的使用，从而可以降低功耗。利用片上光网络传输时钟信号，不受pvt的影响，时钟偏差(skew)小。利用片上光网络传输时钟信号，传输速度快，延迟小。

21、综上所述，通过片上光网络构建芯片时钟树，可以有效降低pvt对时钟同步的影响，降低时钟偏差，并可以降低时钟延迟，减小功耗。本发明可用于实现大规模芯片的时钟同步。

22、本发明实施方式的各个方面、特征、优点等将在下文结合附图进行具体描述。根据以下结合附图的具体描述，本发明的上述方面、特征、优点等将会变得更加清楚。

技术特征：

1.一种半导体封装，包括：

2.如权利要求1所述的半导体封装，包括基板，所述基板用于承载所述第一芯片以及所述第二芯片。

3.如权利要求2所述的半导体封装，所述第一芯片电连接至所述基板。

4.如权利要求2所述的半导体封装，所述第二芯片电连接至所述基板。

5.如权利要求2所述的半导体封装，所述片上光网络包括分光器件。

6.如权利要求2所述的半导体封装，所述光子集成电路包括光耦合端口。

7.如权利要求2所述的半导体封装，其中，所述第二芯片包括至少一个电时钟平衡模块，其与所述多个光电转换模块中的至少一个光电转换模块通信连接，用于从所述至少一个光电转换模块接收时钟电信号，并对时钟平衡进行修复。

8.如权利要求7所述的半导体封装，其中，所述电时钟平衡模块包括时钟树。

9.一种半导体封装的制造方法，包括：

10.如权利要求9所述的半导体封装的制造方法，在将所述第一晶圆与所述第二晶圆进行键合之后，包括切割步骤，所述切割步骤将第一芯片、第二芯片分别从所述第一晶圆、所述第二晶圆分离。

11.一种半导体封装的制造方法，包括：

技术总结
本发明涉及半导体领域，其提供了一种半导体封装及其制造方法，半导体封装包括：第一芯片，所述第一芯片包括光子集成电路；第二芯片，所述第二芯片包括时钟源；其中，所述光子集成电路包括：片上光网络，其包括光信号发送端、多个光信号接收端、以及连接所述光信号发送端和光信号接收端的多条波导；电光转换模块，其设置在所述光信号发送端，用于接收来自于所述时钟源的第一时钟电信号，并将所述第一时钟电信号转换为时钟光信号，所述时钟光信号通过所述多条波导传输至所述多个光信号接收端；以及多个光电转换模块，其分别设置在所述多个光信号接收端，用于将接收的多个时钟光信号分别转换为多个第二时钟电信号。

技术研发人员：王鲁,柏艳飞,陈炜,华士跃,孟怀宇,沈亦晨
受保护的技术使用者：南京光智元科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31