一种三维集成电路芯片及高层电源网络设计方法与流程

本文涉及但不限于芯片设计，尤其涉及一种晶圆键合布局结构及三维集成电路芯片。

背景技术：

1、随着集成电路的发展，大规模电路和超大规模电路随之诞生。相应地，集成电路中的晶体管密度也呈几何式的增长。通过在平面内设置互连线来连接晶体管的方式占据了过多的芯片面积，并且当制造工艺随摩尔定律迭代到一定尺度后，互连线延迟已经成为不可忽视的一部分。因此，在设计芯片时，三维堆叠技术成为当前主流突破方案。

2、对于高通量的三维集成电路(3dic)芯片来说，我们需要至少设计两块芯片，并将它们堆叠在一起。两块芯片的最高层金属(top metal)需要完全对接上，其中，一块芯片(称为芯片1)的电源网络(power good，pg)和信号端口(signal port)都使用最高层金属，对最高层金属的占有率很大，基本上导致另一块芯片(称为芯片2)的最高层金属基本上是用来满足芯片1的pg对应关系的，芯片2的信号(signal)对最高层金属的使用很少。而芯片2的最高层金属又影响了芯片2的次高层金属的设计方案和走线资源，因此，芯片2的高层电源网络设计规划受限较多，难度较大。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本公开实施例提供了一种高层电源网络设计方法，适用于三维集成电路芯片，所述三维集成电路芯片包括：第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的高层电源网络预先定义，所述高层电源网络设计方法包括：

3、获取所述第一芯片的最高层金属的布局结构以及所述第一芯片在所述第二芯片中的电源网络需求；

4、设计所述第二芯片的最高层金属的布局结构，所述第二芯片的最高层金属包括映射区、第一设计区和第二设计区，所述映射区的最高层金属的布局结构与所述第一芯片的最高层金属的布局结构相同，所述第一设计区用于为所述第二芯片提供第一层电源网络，所述第二设计区用于为所述第一芯片提供第一层加强电源网络；所述第一设计区包括多个设计相同的第一子设计区域，和/或，所述第二设计区包括多个设计相同的第二子设计区域。

5、本公开实施例还提供了一种三维集成电路芯片，包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的高层电源网络预先定义，所述第二芯片的高层电源网络使用如本公开任一实施例所述的高层电源网络设计方法设计而成。

6、本公开实施例的三维集成电路芯片及高层电源网络设计方法，通过在第二芯片的最高层金属中设置映射区，且映射区的最高层金属的布局结构与第一芯片的最高层金属的布局结构相同，使得第一芯片和第二芯片的最高层金属层可以完美对接；通过在第二芯片的最高层金属中设计第一层加强电源网络，满足了第一芯片的加强电源网络需求；通过在第二芯片的最高层金属中设计第一层电源网络，满足了第二芯片的电压降要求；通过将第二芯片划分成多个设计相同的子设计区域，先设计一个子设计区域的高层电源网络，再将已设计的结构复制到其他子设计区域，有效节省了三维集成电路芯片高层电源网络规划的时间，推进了芯片流片(tape-out，to)的时间。

7、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

技术特征：

1.一种高层电源网络设计方法，其特征在于，适用于三维集成电路芯片，所述三维集成电路芯片包括：第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的高层电源网络预先定义，所述高层电源网络设计方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计所述第二芯片的最高层金属的布局结构，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设计所述第二芯片的最高层金属的布局结构，还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在一个所述第一子设计区域内，设计多根第一电源线的布局结构，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设计所述第二芯片的最高层金属的布局结构，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在一个所述第二子设计区域内，设计多根第二电源线的布局结构的同时，所述方法还包括：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述最小设计单元包括多个第一方向电源网络区、设置在多个所述第一方向电源网络区之间的引脚区以及设置在所述第一方向电源网络区和所述引脚区沿所述第一方向两侧的第二方向电源网络区，所述第一方向电源网络区包括多根沿所述第一方向延伸的第五电源线，所述第二方向电源网络区包括多根沿所述第二方向延伸的第六电源线，所述第五电源线和所述第六电源线均用于为所述第一芯片提供电源网络；所述引脚区包括多个引脚。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第三子设计区域在所述第二芯片上的正投影与所述第二方向电源网络区在所述第二芯片上的正投影包含重叠区域，所述设计所述第二芯片的次高层金属的布局结构，包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个引脚包括沿所述第一方向延伸的第一引脚和沿所述第二方向延伸的第二引脚；所述第四子设计区域在所述第二芯片上的正投影穿过沿所述第一方向相邻的两个所述第二引脚之间的间隔区域，所述设计所述第二芯片的次高层金属的布局结构，包括：

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

13.一种三维集成电路芯片，其特征在于，包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的高层电源网络预先定义，所述第二芯片的高层电源网络通过如权利要求1至12任一所述的高层电源网络设计方法进行设计。

技术总结
一种三维集成电路芯片及高层电源网络设计方法，三维集成电路芯片包括：第一芯片和第二芯片，第一芯片的高层电源网络预先定义，该设计方法包括：获取第一芯片的最高层金属的布局结构以及第一芯片在第二芯片中的电源网络需求；设计第二芯片的最高层金属的布局结构，第二芯片的最高层金属包括映射区、第一设计区和第二设计区，映射区的最高层金属的布局结构与第一芯片的最高层金属的布局结构相同，第一设计区用于为第二芯片提供第一层电源网络，第二设计区用于为第一芯片提供第一层加强电源网络；第一设计区包括多个设计相同的第一子设计区域，和/或，所述第二设计区包括多个设计相同的第二子设计区域。

技术研发人员：蔡元根,何瑞洲
受保护的技术使用者：声龙（新加坡）私人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19