用于集成电路的灵活、省空间的i/o电路的制作方法_2

文档序号:8460846阅读:来源:国知局
接沿着金属层M5上的金属伸展段继续,接着向下穿过通孔650而到达金属层M4上的VCC1电力线。图4A及4B还展示电力/接地垫410如何经掩模编程以与此外围单元内的ESD保护电路510连接。此电连接向下穿过三个通孔630A,其中的每一者位于通孔层VIA4、通孔层VIA3或通孔层VIA2中的一者上。
[0038]图4A及4C展示未经委定垫420B如何经掩模编程以与其在外围单元内的对应I/O缓冲器电连接。此连接向下穿过通孔层VIA5上的通孔620A、接着沿着金属层M5的金属伸展段穿行、接着向下穿过通孔层VIA4及VIA5的通孔640、接着沿着金属层M3上的金属伸展段穿行,接着向下穿过一或多个通孔进入到I/O缓冲器中。
[0039]图4D-4F展示根据一个实施例的另一单个外围单元的对应视图。注意,此外围单元具有与图4A中的单元的掩模编程不同的掩模编程,但这两个单元具有相同的初始掩模且因此具有相同的未经委定的潜在功能性能力。
[0040]图4D及4E展示电力/接地垫410如何经掩模编程以与此外围单元内的电连接VCC电力线(与如图4A及4B中所展示的VCC1电力线形成对比)电连接。此连接向下穿过层VIA5的通孔610B、接着沿着金属层M5上的金属伸展段穿行、接着向下穿过通孔660而到达金属层M4上的VCC电力线。图4D及4E还展示电力/接地垫410如何经掩模编程以与此外围单元内的ESD保护电路510电连接。此电连接向下穿过三个通孔630B,其中的每一者在通孔层VIA4、通孔层VIA3或通孔层VIA2中的一者上。
[0041]图4D及4F展示未经委定垫420B如何经掩模编程以与此外围单元内的电力线VSS1连接。此电连接是借助于通孔层VIA5的通孔620B及通孔层VIA4的通孔670而发生。
[0042]放在一起考虑,图4A、4B、4D及4E展示电力/接地垫410可如何经掩模编程以与此外围单元内的电力/接地线中的两个特定线连接。借助于不同掩模编程,外围单元的每一特定实例中的每一电力/接地垫可经编程以与所述外围单元内的电力/接地线中的任一者连接。因此,借助于这些图中所展示的用于金属层及通孔层的后期掩模的不同布局,I/O排架构(即,排架构或电力架构)可有利地且灵活地经定制以支持IC的特定功能性要求。
[0043]类似地,图4A、4C、4D及4F展示未经委定垫420B可如何经掩模编程以与其对应I/O缓冲器或与电力线中的一者连接。借助于不同掩模编程,未分配给I/O信号的任何未经委定垫均可经编程以与任何外围单元内的金属线中的任一者连接。连接到特定电力线的额外垫可通过帮助避免所述线上的切换诱发瞬变电压而改进IC的性能。
[0044]灵活I/O棑
[0045]在现代基于IC的系统中,系统的一部分可能以相对高的电压及相对低的速度操作,举例来说,连接系统与可装卸媒体或装置的数据信号。I/o标准可能也指定定时及速度参数。在设计使用所述标准的IC的I/O排架构时,这些参数可为相关的;举例来说,相对快速的信号消耗相对较多的电流,这要求每一 I/o排内电力/接地垫对I/O信号垫的比率相对较大。在相同时间且在同一系统内,系统的另一部分可能以相对低的电压及相对高的速度操作,举例来说,将具有相当大处理能力的IC连接到具有相当大存储器能力的IC的数据信号。随着市场要求及制造能力的演变,较旧的I/o标准逐渐被淘汰,取而代之以较新的I/O标准。因此,一些现代基于IC的系统可具有根据相对近期的I/O标准操作的部分及根据旧型I/O标准操作的一些部分。因此,需要多种多样的可容易定制以处置潜在地多种多样的I/O标准的特定1C。此类I/O标准的实例可包含CMOS、LVCMOS, SSTL、ECL、LVDS等。
[0046]参考图5A,其展示I/O电路700A的图,I/O电路700A含有外围单元500的实例500A、500B、500C及500D。类似地,图5B及5C分别展示I/O电路700B及I/O电路700C,其中的每一者也含有外围单元500的实例500A、500B、500C及500D。通过与此单元内的六个电力接地线(具体来说,为电力/接地线VSS1、VSS、VCC1、VCCPD、VREF及VCC)相关的不同掩模编程来将不同I/O电路700A、700B及700C区分开。I/O电路700A、700B及700C中的外围单元的数目仅为示范性的,且可能更大或更小。电力/接地线的数目及其功能也仅为示范性的。
[0047]图5A、5B及5C展示外围单元500的电力/接地线的掩模可编程性可如何不仅用于实施多个I/O排,而且用于使跨越I/O排的参考电压(VREF1及VREF2)混合并匹配。因此,根据本发明的实施例对外围单元的电力/接地线的掩模可编程性有利地支持用于多种多样的特定IC设计的多种多样的I/O排架构的设计中的显著灵活性。
[0048]参考图6A及6B,图6A展示根据一个实施例的实例性IC的裸片800A的整个布局的俯视图。类似地,图6B展示不同实例性IC的裸片800B的整个布局的俯视图。在图6A及6B中,举例来说,每一实例性裸片可使用外围单元400 (图2)。外围单元400包含六个常常用于I/o信号的未经委定垫以及三个电力/接地垫。未经委定垫可经掩模编程以用于I/O信号。或者,那些未经委定垫中的一些(或甚至全部)可经掩模编程以帮助为裸片的电力要求供电。外围单元400还包含三个电力/接地垫及六个电力/接地线。每一电力/接地垫可独立地经掩模编程以连接到那六个电力/接地线中的任一者。依照本文中所描述的原理,各种其它实施例可使用各种设计的外围单元。
[0049]裸片800A及800B中的每一者包含核心逻辑120。IC 800A及800B具有相当不同的I/o排架构。(在所图解说明的实例中,裸片800A包含七个具有各种数目的I/O的I/O排,且裸片800B包含九个具有各种数目的I/O的I/O排。)经由掩模编程来确定这些I/O架构中的每一者。这些I/O排中的每一者关于在所述排内使用的I/O标准与其它排无关。通常,不同I/O标准将具有不同电力供应要求,可如先前关于图5A-5C所图解说明及描述的那样灵活地支持所述不同电力供应要求。图6A及6B图解说明本实施例的掩模可编程性的此方面所支持的有利IC设计灵活性。
[0050]灵活I/O垫接合选项
[0051]垫接合选项可包含线接合、倒装芯片接合或其它类型的接合。显著地,可在IC设计循环中的后期或甚至在完成IC设计之后做出在线接合封装与倒装芯片封装之间的选择。
[0052]参考图7,其展示根据其中垫为凸块垫而非线接合垫的倒装芯片垫选项配置的I/O电路的图。凸块垫的实例可上覆于核心逻辑上一这是倒装芯片封装的实质性优点。每一外围单元500A、500B、500C及500D包含一对I/O缓冲器,如I/O缓冲器440及450 (图3) ο尽管缓冲器布局保持相同,但垫布局(由定制电路界定)为不同的。奇数编号外围单元(500A、500C)具有与其相关联的三个接合垫,包含行6及4中的两个未经委定接合垫及行2中的一个电力/接地接合垫。ESD保护电路(ESDa、ESDc)邻接外围单元(500A、500C)的I/O缓冲器且部分地下伏在行6中的接合垫下。尽管ESD保护电路(ESDa、ESDc)居中于外围单元上,但行6中的接合垫居中于外围单元的左半部上。行2中的电力/接地接合垫上覆于核心逻辑区域120上。
[0053]偶数编号外围单元(500B、500C)的不同之处在于,其接合垫为偏移(交错)的,位于行1、3及5中。奇数编号及偶数编号外围单元经配对以形成较大模块;即,外围单元500A与500B经配对以形成模块910A,且外围单元500C与500D经配对以形成模块910B。
[0054]参考图8A及8B,在图8A中,其展示根据一个实施例的IC裸片900A的整个布局的俯视图的图。裸片900A沿着其四个边缘中的每一者包含外围单元500的实例。在图SB中,其展示根据一个实施例的IC裸片900B的整个布局的俯视图的图。在图8A中,外围单元500经定位以形成正方形,在所述正方形内定位有核心逻辑120。在图8B中,外围模块910经定位以形成正方形,在所述正方形内定位有核心逻辑120。
[0055]如在裸片900A中所使用的外围单元500可含有三个接合垫。如在裸片900B中所使用的外围模块910可含有六个凸块垫,例如凸块垫920 (图7)。外围单元500与外围模块910之间的此种交替是简单的掩模编程问题。通常,将邻近凸块垫分离的最小距离将大于接合垫之间所需的最小分离。
[0056]在线接合封装及倒装芯片封装两者的情况中,在特定的具体IC设计中,任何特定接合/凸块垫均可能未被使用。类似地,任何特定未经委定接合/凸块垫均可被掩模编程为信号接合/凸块垫或电力/接地接合/凸块垫。
[0057]如关于前述实施例所描述,可以各种方式来对外围单元进行掩模编程,包含但不限于本文中明确描述且附图中所展示的方式。举例来说,外围单元可经掩模编程以在晶片制作过程中的相对后期指定以下各项中的一些或全部:在当稍后的晶片处理步骤完成时在IC裸片中包含凸块垫还是接合垫之间进行选择;哪些未经委定接合垫或未经委定凸块垫用于输入信号,哪些用于输出信号,哪些用于双向I/o信号,及哪些用于电力/接地线;哪些未经委定接合垫或未经委定凸块垫用于输入信号,哪些用于输出信号,哪些用于双向I/o信号,及哪些用于电力/接地线;IC的核心逻辑内的多种多样的功能性特性。
[0058]在对根据所描述实施例实施的IC的设计做出改变时,可采用此种后期掩模编程来有利地减少制造周转时间(TAT)。此种后期掩模编程还可有利地减少每一组设计改变所招致的成本,因为仅需要重新产生用于制作IC的潜在的许多掩模中的几个掩模。当为移除故障或由于演变的产品要求而做出此类IC设计改变时,可实现这些优点。
[0059]本发明的实施例可采取对集成电路的I/O部分进行布局的方法以及含有用于实现此布局的指令的非暂时性计算机可
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