一种异构芯片错位互连的晶圆级封装结构的制作方法

本发明涉及半导体封装，尤其涉及一种异构芯片错位互连的晶圆级封装结构。

背景技术：

1、晶圆级封装(wlp，wafer leve l package)指的是直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(s i ngu l at i on)制成单颗组件。wlp封装具有较小封装尺寸与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性i c的封装应用。例如，中国专利cn 114823592 a公开的一种晶上系统结构及其制备方法，该晶上系统结构是一种晶圆级封装结构，包括晶圆基板、集成芯粒、系统配置板和系统散热模组。

2、然而，现有的晶圆级封装结构存在晶圆级多芯片连接的数量有限，晶圆级芯片间互连线的数量受限，晶圆级芯片间带宽受限，并且需要借道转接板或者基板或者pcb板，晶圆级芯片间通信通路长，此外，还存在供电通路长，散热效果差等问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的上述问题中的至少一部分问题，本发明提供一种异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，包括错位互连的多个第一芯片与多个第二芯片，其中第一芯片和第二芯片不同，一个第二芯片与相邻的多个第一芯片电连接，多个第一芯片由第一塑封层重塑成第一重塑晶圆，多个第二芯片由第二塑封层重塑成第二重塑晶圆。

2、进一步地，第一芯片正面的电极露出所述第一塑封层；

3、第二芯片正面的电极和第二芯片的背面露出所述第二塑封层；

4、第一芯片正面的电极与第二芯片正面的电极混合键合相连。

5、进一步地，第一芯片通过第二芯片内部的金属线与相邻的第一芯片电连接，第二芯片通过第一芯片内部的金属线与相邻的第二芯片电连接。

6、进一步地，所述第一芯片为计算芯片或存储芯片；

7、所述第二芯片为接口芯片。

8、进一步地，第二芯片中设置有硅通孔，其贯穿第二芯片，一端连接第二芯片的电极，另一端露出第二芯片的背面。

9、进一步地，还包括：

10、第一重布线层，其设置在第二重塑晶圆的背面，并与硅通孔电连接；

11、基板，其正面通过凸点与所述第二重塑晶圆的背面连接，其中基板的正面具有第二重布线层，背面具有第三重布线层，凸点连接第一重布线层与第二重布线层；以及

12、热管散热模组，所述热管散热模组包括第二重塑晶圆背面的第一微流道、基板正面的第二微流道以及容纳在第一微流道槽和第二微流道槽组合形成的通道中的热管，其中热管位于凸点之间的间隙，热管的直径等于第一微流道槽的深度、第二微流道槽的深度、第一重布线层的厚度、第二重布线层的厚度以及凸点的高度的和。

13、进一步地，还包括垂直供电模组，其通过bga焊球与基板的背面连接，所述bga焊球包括地线类焊球和电源类焊球，所述垂直供电模组包括：

14、电路板，其正面布置有第四重布线层，所述电路板中具有与第四重布线层电连接的纵向金属走线，所述电路板通过bga焊球与基板电连接；

15、第二级电压调节模组，其布置在电路板的背面，并与电路板中的纵向金属走线电连接；

16、电源连接器，其与第二级电压调节模组电连接；

17、pcb板，其与电源连接器电连接；以及

18、第一级电压调节模组，其与所述pcb板电连接。

19、进一步地，所述垂直供电模组还包括：

20、第二散热模块，其与电压调节模组连接，所述第二散热模块中具有预留孔；以及

21、无源器件，其与所述pcb板电连接。

22、进一步地，所述电源连接器与所述第二级电压调节模组利用线路通过所述第二散热模块的预留孔电连接；

23、所述第二级电压调节模组的第一面与所述电路板连接，其第二面与所述第二散热模块连接，所述第二电压调节模组的第一面与第二面相对；以及

24、所述第二散热模块的第一面与所述第二级电压调节模组的第二面连接，所述第二散热模块的第二面与所述电源连接器连接，所述第二散热模块的第一面与第二面相对。

25、进一步地，所述电路板内置有隔离层，隔离层与相邻的两个纵向金属组成电容。

26、本发明至少具有下列有益效果：本发明公开的一种异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，通过将计算芯片与接口芯片塑封成两个重塑晶圆，并将两个重塑晶圆键合，多个第一芯片与多个第二芯片错位互连，使得两个重塑晶圆中可以连接多达几十个异构芯片，通过异构芯片错位相连的方法，实现一个第二芯片控制附近多个第一芯片，通过借道第二芯片，可以减少水平方向第一芯片之间连线的长度，通信链路缩短，而且异构芯片之间直接通过芯片上的电极连接，极大提升了计算芯片与接口芯片之间连线数量，能够从几百个到几十万个，使得带宽从gb/s提升到tb/s；该圆级封装结构采用垂直供电结构进行供电，缩短供电通路的长度；在该圆级封装结构的不同位置布置3个散热模组，其中中间的热管散热模组直接与芯片接触，达到近热源高效散热的目标，提升了散热效果，而且热管不需要进液口和出液口，液体内部循环工作，热管利用液体蒸发和冷凝循环能够实现最有效的传热方式，能够为芯片快速散热，散热效果优良。

技术特征：

1.一种异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，包括错位互连的多个第一芯片与多个第二芯片，其中第一芯片和第二芯片不同，一个第二芯片与相邻的多个第一芯片电连接，多个第一芯片由第一塑封层重塑成第一重塑晶圆，多个第二芯片由第二塑封层重塑成第二重塑晶圆。

2.根据权利要求1所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，第一芯片正面的电极露出所述第一塑封层；

3.根据权利要求1所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，第一芯片通过第二芯片内部的金属线与相邻的第一芯片电连接，第二芯片通过第一芯片内部的金属线与相邻的第二芯片电连接。

4.根据权利要求1所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一芯片为计算芯片或存储芯片；

5.根据权利要求1所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，第二芯片中设置有硅通孔，其贯穿第二芯片，一端连接第二芯片的电极，另一端露出第二芯片的背面。

6.根据权利要求5所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，还包括垂直供电模组，其通过bga焊球与基板的背面连接，所述bga焊球包括地线类焊球和电源类焊球，所述垂直供电模组包括：

8.根据权利要求7所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，所述垂直供电模组还包括：

9.根据权利要求8所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，所述电源连接器与所述第二级电压调节模组利用线路通过所述第二散热模块的预留孔电连接；

10.根据权利要求7所述的异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，其特征在于，所述电路板内置有隔离层，隔离层与相邻的两个纵向金属组成电容。

技术总结
本发明涉及一种异构芯片错位互连的晶圆级封装结构，包括错位互连的多个第一芯片与多个第二芯片，其中第一芯片和第二芯片不同，一个第二芯片与相邻的多个第一芯片电连接，多个第一芯片由第一塑封层重塑成第一重塑晶圆，多个第二芯片由第二塑封层重塑成第二重塑晶圆。多个第一芯片与多个第二芯片错位互连，使得两个重塑晶圆中可以连接多达几十个异构芯片，通过异构芯片错位相连的方法，实现一个第二芯片控制附近多个第一芯片，通过借道第二芯片，可以减少水平方向第一芯片之间连线的长度，通信链路缩短，而且异构芯片之间直接通过芯片上的电极连接，极大提升了计算芯片与接口芯片之间连线数量，并使得带宽提升。

技术研发人员：姜申飞,王立华,胡杨,潘岳,李霞,朱小云,王磊,郝培霖,莫志文
受保护的技术使用者：上海人工智能创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25