一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3d芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，3D芯片包括上層晶片和下層晶片；上層晶片和下層晶片上均設(shè)置有縱橫排成多行多列的圓孔；上層晶片和下層晶片的每一對相對應(yīng)的圓孔之間通過一個硅通孔相連接；在上層晶片和下層晶片上，每個硅通孔的端部都通過一個多路選擇器與一個信號傳輸端子相連接；上層晶片和下層晶片上都分別設(shè)置有兩個交叉開關(guān)；交叉開關(guān)均與多路選擇器相連接；上層晶片的交叉開關(guān)通過兩個冗余硅通孔與下層晶片的交叉開關(guān)相對應(yīng)地連接。本發(fā)明的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，具有可解決硅通孔失效導致信號無法正常傳輸?shù)膯栴}、有效提高芯片的良率、硬件成本低，結(jié)構(gòu)簡單且容錯能力高等優(yōu)點。
【專利說明】一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路的發(fā)展，單個芯片上集成的器件越來越多，電路朝著更小，密度更高的方向發(fā)展，然而互連線所帶來的延遲和功耗問題越來越突出。三維集成電路(3D IC)是一項新興的技術(shù)，由于在封裝密度和異質(zhì)集成的靈活性等方面的優(yōu)勢，被認為是一項有效的集成電路發(fā)展技術(shù)，通常是采用垂直互連替換普通的二維互連，垂直方向的堆疊減小了芯片面積，降低了延遲。
[0003]娃通孔(Through-Silicon Vias, TSV)是3D IC中的一項重要技術(shù),娃通孔通過在硅片或晶圓中打孔實現(xiàn)信號的上下傳輸，硅通孔可以用來傳輸信號，在三維集成電路中可以使用硅通孔技術(shù)來大大減少互連長度和延遲，硅通孔技術(shù)是將封裝和制作相融合的新型技術(shù)，硅通孔可以在上下層提供大量的數(shù)據(jù)通路，在三維集成電路中使用硅通孔技術(shù)互連信號已經(jīng)成為行業(yè)目前廣泛關(guān)注的焦點之一。在晶圓上打孔需要規(guī)劃好硅通孔的區(qū)域，通過氧化物沉淀使硅通孔與襯底絕緣，并且在硅通孔內(nèi)形成一層均勻的金屬層，減少在注入導電材料時形成的空洞和裂縫。在集成電路的堆疊方式中分為三種，分別為面對面堆疊(Face-to-Face Bonding),面對背堆疊(Face-to-Back Bonding),背對背堆疊(Back-to-Back Bonding)。面對背綁定中娃通孔又分為三種不同的制作順序,先通孔，中通孔和后通孔，主要是根據(jù)硅通孔的制作和晶圓上晶體管制作和金屬層布線之間的先后關(guān)系來劃分的。在先通孔方法中，硅通孔先制作好，后期器件的制作會污染和惡化硅通孔。在中通孔方法中，硅通孔的制作可能會損壞器件層的各個組成部分。為了解決這個問題，需要低溫度制造工藝和替代銅的新的金屬化材料。后通孔方法中，取代在先通孔和中通孔的深層等離子體刻蝕技術(shù)采用激光加工。激光可以加工大量的硅通孔，但是這種方法產(chǎn)生的硅通孔側(cè)壁不夠光滑，而且容易產(chǎn)生碎片難以清理，又會增加清理碎片這個步驟。
[0004]由于工藝技術(shù)的限制，不能保證制做的所有硅通孔都是完好的，硅通孔的故障問題有很多，在注入導電銅階段，存在著注入不充分致使硅通孔斷裂或者硅通孔非常纖細，在三維集成電路的制造工藝中，硅通孔缺陷可能在硅通孔形成過程中和晶圓堆疊過程中發(fā)生。主要的硅通孔缺陷可以分為兩種:開路缺陷和短路缺陷。在硅通孔的形成階段，硅通孔可能會損壞或者在金屬填充過程中形成空洞，將會導致完全或部分開路缺陷，硅通孔也有可能在側(cè)壁會有針孔出現(xiàn)，將會導致短路缺陷。在晶圓堆疊階段，硅通孔的校準問題可能會導致開路缺陷，這是因為硅通孔的數(shù)量通常達到數(shù)以千計，但是同時硅通孔的直徑卻非常小，同時上下層的硅通孔全部對齊是一件極其困難的事。晶圓的打薄過程同樣會因為壓力問題使硅通孔破裂。在實際中，硅通孔的綁定質(zhì)量不僅僅依靠綁定技術(shù)，同時還要考慮晶圓表面的粗糙程度和晶圓的清潔度。因此，如果在綁定階段一個硅通孔發(fā)生失效，極有可能它的相鄰硅通孔也會發(fā)生失效，稱此效應(yīng)為聚類效應(yīng)，早期的硅通孔修復技術(shù)難以解決這個問題，因為一個信號硅通孔和它相鄰的冗余硅通孔可能會同時發(fā)生失效，在所有先前的研究中所有的分析和假設(shè)都是在錯誤均勻分布的情況下，這種假設(shè)在諸如空洞形成等隨機缺陷下是十分有效的，然而在非成熟綁定技術(shù)的條件制約下，諸如綁定表面的氧化和污染，硅通孔的高度變化，打薄后晶圓的彎曲，都會引起集群失效硅通孔。
[0005]目前的三維研究仍然處于初級階段，缺乏深入的理論研究和豐富的實踐經(jīng)驗，雖然半導體工業(yè)取得了巨大的進步，但是三維電路的發(fā)展仍然受制造工藝的限制，由于硅通孔有可能出現(xiàn)各種故障問題，因此采用增加冗余硅通孔來解決失效硅通孔的方法是十分合適的，目前的硅通孔容錯技術(shù)主要分為兩種:
[0006]1、冗余硅通孔結(jié)構(gòu)，利用多路選擇器進行信號轉(zhuǎn)移，減少增加的冗余硅通孔數(shù)目，降低了硬件開銷。冗余娃通孔存在著不同的結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)移箱(Switching Box)以六個娃通孔為一組，通過選擇只輸出四個信號。還有將硅通孔連接成鏈，一條鏈中只有一個冗余硅通孔，基于鏈式結(jié)構(gòu)，進行轉(zhuǎn)移，達到修復失效硅通孔的目的。優(yōu)點是方案可以達到較高的修復率和較低的硬件開銷，缺點是所有的分析和假設(shè)都是在錯誤均勻分布的情況下，沒有考慮在實際制造過程中的聚類效應(yīng)，并且在硅通孔塊中硅通孔的數(shù)目受到嚴格控制，原因是單個硅通孔塊中只有一個冗余硅通孔，為了提高硅通孔的修復率，單個硅通孔塊中只能通過控制硅通孔的數(shù)目來提高硅通孔的修復率。
[0007]2、硅通孔容錯單元，在特殊的例子中，通過兩個硅通孔的信號相同，譬如時鐘信號，可以將這兩個硅通孔化為一組，當其中之一出現(xiàn)失效時，信號同樣可以從另一個硅通孔輸出，沒有增加冗余硅通孔，減少了面積開銷。方案優(yōu)點是提高了修復率。缺點是應(yīng)用局限，只可在硅通孔傳輸信號相同時才可應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供了一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，以解決在三維集成芯片中因硅通孔失效造成的信號無法正常傳輸?shù)膯栴}。
[0009]本發(fā)明為解決技術(shù)問題，提供了一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)。
[0010]一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點是，所述3D芯片包括上層晶片和下層晶片；所述上層晶片和下層晶片上均設(shè)置有上設(shè)置有縱橫排成多行多列的圓孔；上層晶片的圓孔和下層晶片的圓孔上下一一對應(yīng)，上層晶片和下層晶片的每一對相對應(yīng)的圓孔之間通過一個硅通孔相連接；在上層晶片和下層晶片上，每個硅通孔的端部都通過一個多路選擇器與一個信號傳輸端子相連接；
[0011]所述上層晶片上設(shè)置有兩個上層晶片交叉開關(guān)，分別為第一上層晶片交叉開關(guān)和第二上層晶片交叉開關(guān)；所述下層晶片上設(shè)置有兩個下層晶片交叉開關(guān)，分別為第一下層晶片交叉開關(guān)和第二下層晶片交叉開關(guān)；所述上層晶片的多路選擇器均與所述兩個上層晶片交叉開關(guān)相連接；所述下層晶片的多路選擇器均與所述兩個下層晶片交叉開關(guān)相連接；
[0012]所述第一上層晶片交叉開關(guān)通過兩個冗余硅通孔與第一下層晶片交叉開關(guān)相連接，所述第二上層晶片交叉開關(guān)通過兩個冗余硅通孔與第二下層晶片交叉開關(guān)相連接。
[0013]本發(fā)明的一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)還具有以下技術(shù)特點。[0014]所述多路選擇器為3選I多路選擇器，包括4個非門、3個與門和3個三態(tài)門；多路選擇器包括兩個控制信號輸入端SO和S1、三個信號輸入端A、B和C和一個信號輸出端D。
[0015]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0016]本發(fā)明提出了一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，基于硅通孔行列分布，將一行中的硅通孔通過多路選擇器相連，避免信號傳輸至失效硅通孔，提高單個芯片的良率，降低硬件成本。
[0017]在一個分組中可以解決出現(xiàn)2個以下失效硅通孔的問題時，通過控制3選I多路選擇器，有效的將信號傳輸至相鄰的硅通孔，依序?qū)⑿盘杺鬏斨羶蓚?cè)的冗余硅通孔，通過配置交叉開關(guān)的控制信號可以將有失效硅通孔的分組與冗余硅通孔相連，使用相鄰硅通孔傳輸信號可以降低延遲，有效提高芯片的良率，解決信號無法正常傳輸?shù)膯栴}，降低了成本。
[0018]交叉開關(guān)可以有效減少冗余硅通孔的數(shù)目，避免每一分組兩端都需要與冗余硅通孔直接相連，這樣做硅通孔的數(shù)目會急劇增加，由于硅通孔的尺寸相比其它電路元件較大，因此減少了冗余硅通孔的數(shù)目就減少了面積成本。
[0019]本方案具有良率高，硬件成本低，結(jié)構(gòu)簡單，具有較高的容錯能力等優(yōu)點。
[0020]本發(fā)明的具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，具有可解決硅通孔失效導致信號無法正常傳輸?shù)膯栴}、有效提高芯片的良率、硬件成本低，結(jié)構(gòu)簡單且容錯能力聞等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的3D芯片的三維立體圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的3D芯片的晶片的硅通孔行列分布圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的3D芯片的上層晶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明的3D芯片的下層晶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明的3D芯片的3選I多路選擇器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖6為本發(fā)明的3D芯片的交叉開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖7為本發(fā)明的3D芯片的無硅通孔失效時信號轉(zhuǎn)移示意圖。
[0028]圖8為本發(fā)明的3D芯片的有I個硅通孔失效時信號轉(zhuǎn)移示意圖
[0029]圖9為本發(fā)明的3D芯片的有2個硅通孔失效時信號轉(zhuǎn)移示意圖。
[0030]圖1?圖9中的標號為:1上層晶片，2下層晶片，3圓孔，4娃通孔，5多路選擇器，6信號傳輸端子，7第一上層晶片交叉開關(guān)，8第二上層晶片交叉開關(guān)，9第一下層晶片交叉開關(guān)，10第二下層晶片交叉開關(guān)，11冗余硅通孔。
[0031 ] 以下通過【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0032]參加圖1?圖9，一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，所述3D芯片包括上層晶片I和下層晶片2 ;所述上層晶片I和下層晶片2上均設(shè)置有上設(shè)置有縱橫排成多行多列的圓孔3 ;上層晶片I的圓孔3和下層晶片2的圓孔3上下一一對應(yīng)，上層晶片I和下層晶片2的每一對相對應(yīng)的圓孔3之間通過一個硅通孔4相連接；在上層晶片I和下層晶片2上，每個硅通孔4的端部都通過一個多路選擇器5與一個信號傳輸端子6相連接；
[0033]所述上層晶片I上設(shè)置有兩個上層晶片交叉開關(guān)，分別為第一上層晶片交叉開關(guān)7和第二上層晶片交叉開關(guān)8 ;所述下層晶片2上設(shè)置有兩個下層晶片交叉開關(guān)，分別為第一下層晶片交叉開關(guān)9和第二下層晶片交叉開關(guān)10 ;所述上層晶片I的多路選擇器5均與所述兩個上層晶片交叉開關(guān)相連接；所述下層晶片2的多路選擇器5均與所述兩個下層晶片交叉開關(guān)相連接；
[0034]所述第一上層晶片交叉開關(guān)7通過兩個冗余硅通孔11與第一下層晶片交叉開關(guān)9相連接，所述第二上層晶片交叉開關(guān)8通過兩個冗余硅通孔11與第二下層晶片交叉開關(guān)10相連接。
[0035]硅通孔的上端插入上層晶片的圓孔中，硅通孔的下端插入下層晶片的圓孔中，兩層晶片通過硅通孔傳遞信號，實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)移和傳輸。每個硅通孔的上端和硅通孔的下端均通過一個多路選擇器與信號傳輸端子相連接，即每個圓孔對應(yīng)有一個多路選擇器，所述多路選擇器與所述圓孔一一對應(yīng)，也分為多行多列。兩層晶片中，每一行的多路選擇器中，相鄰的兩個多路選擇器之間是相連接的；每行兩端的最末兩個多路選擇器，二者之間相互連接，而且這兩個多路選擇器均和與二者相鄰的交叉開關(guān)相連接。
[0036]所述多路選擇器為3選I多路選擇器。因此，一旦出現(xiàn)同一行的硅通孔中出現(xiàn)I個或2個硅通孔失效時，可通過多路選擇器將信號傳輸至相鄰的硅通孔，然后依序?qū)⑿盘杺鬏斨羶蓚?cè)的冗余硅通孔，通過配置交叉開關(guān)的控制信號可以將有失效硅通孔的分組與冗余硅通孔相連，使用相鄰硅通孔傳輸信號可以降低延遲，有效提高芯片的良率，解決信號無法正常傳輸?shù)膯栴}，降低了成本。本發(fā)明的容錯方案單個分組的容錯能力為2，當同一行的硅通孔中出現(xiàn)3個或3個以上失效硅通孔時，方案無法完成容錯。
[0037]所述多路選擇器5為3選I多路選擇器，包括4個非門、3個與門和3個三態(tài)門；多路選擇器5包括兩個控制信號輸入端SO和S1、三個信號輸入端A、B和C和一個信號輸出端D。
[0038]本發(fā)明的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，利用硅通孔行列分布，通過多路選擇器將信號在硅通孔失效時傳輸至行內(nèi)相鄰硅通孔，再由其傳輸至下層，被占用硅通孔的信號同樣將信號傳輸至同向相鄰的硅通孔傳輸至下層，行內(nèi)末端兩側(cè)的信號通過交叉開關(guān)將信號傳輸至冗余硅通孔，再傳輸至下層，通過控制交叉開關(guān)將信號傳輸至對應(yīng)硅通孔分組。
[0039]所述容錯結(jié)構(gòu)基于硅通孔呈規(guī)律的行列分布，以行為單位劃分為若干個分組(如圖1和圖2中，將一行作為一個分組，一行有6個硅通孔，共有4行)，一個分組為一個轉(zhuǎn)移信號整體，當分組中出現(xiàn)失效硅通孔時，信號的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在分組中，不會影響其它分組。
[0040]所述多路選擇器為3選I多路選擇器，硅通孔連接的上下層晶片分為輸入端和輸出端，每個輸入/輸出和硅通孔之間通過3選I多路選擇器相連。上層的多路選擇器三個輸入分別是與娃通孔對應(yīng)的輸入端和這一輸入端的上一相鄰輸入端和下一相鄰輸入端，下層多路選擇器的三個輸入與上層對應(yīng)一致。初始信號是在無失效硅通孔情況下，每個硅通孔對應(yīng)的傳輸信號，上一信號是指在行內(nèi)相鄰的上一硅通孔傳輸?shù)男盘?，下一信號是指相鄰的在下一硅通孔傳輸?shù)男盘?，下層的對?yīng)分組中硅通孔和信號之間用3選I多路選擇器相連，娃通孔的輸出與上層信號輸入對應(yīng)一致。3選I多路選擇器的控制信號SO和SI,控制三個輸入ABC，SOSl為00時，信號通過初始硅通孔傳輸信號，SOSl為01時，則信號對應(yīng)的硅通孔被占用或者出現(xiàn)失效，信號從上一相鄰硅通孔傳輸信號，SOSl為10時，則信號對應(yīng)的硅通孔被占用或者出現(xiàn)失效，信號從下一相鄰硅通孔傳輸信號。
[0041]所述交叉開關(guān)每一節(jié)點有傳輸門控制信號輸入輸出，分組的兩端信號分別與一交叉開關(guān)相連，上層的每一分組對應(yīng)一個輸入，與交叉開關(guān)相連，交叉開關(guān)的輸出與冗余硅通孔相連，再將信號傳至下層，下層冗余硅通孔的輸出與交叉開關(guān)相連，交叉開關(guān)的各個輸出與各個分組相連。
[0042]所述冗余硅通孔分別在所有分組的兩端，上下層所有分組通過交叉開關(guān)與冗余硅通孔相連，控制傳輸門可以將上層傳遞來的信號傳輸至冗余硅通孔到達下層，再通過交叉開關(guān)傳輸至相應(yīng)的出現(xiàn)失效硅通孔的分組。
[0043]所述容錯結(jié)構(gòu)的單個分組的容錯能力為2，當單一分組出現(xiàn)3個或3個以上失效硅通孔時，無法完成容錯。
[0044]圖1所示為3D芯片的的三維效果圖，灰色直線是連接上下層的硅通孔，上下層有4組(虛線所框的每行為一組)硅通孔，通過交叉開關(guān)與冗余硅通孔相連。圖1中，上下層晶片上各有20個圓孔，每行5個，分為4行，因此應(yīng)該有24個硅通孔。為使得圖形簡潔，圖1中只畫出了 2個硅通孔。
[0045]利用硅通孔行列分布特性，按照硅通孔的實際位置分組，將實際位置相鄰的硅通孔劃分進一個分組內(nèi)，圖2所示為硅通孔分布平面圖，以行為單位將硅通孔劃分為若干組，由橢圓虛線框出了第一行和第四行。白色圓形孔為晶片的圓孔，圓孔內(nèi)插入有硅通孔。一個分組為一個轉(zhuǎn)移信號整體，當分組中出現(xiàn)失效硅通孔時，信號的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在分組中，不會影響其它分組，信號可以選擇分布在分組兩側(cè)的冗余硅通孔依序轉(zhuǎn)移信號，避免信號通過失效硅通孔。
[0046]信號的傳輸分為發(fā)送端和接收端，上層為發(fā)送端，下層為接收端，上層的每個信號與硅通孔之間用3選I多路選擇器相連，對應(yīng)的三個輸入分別是分組中上一信號，初始信號，下一信號。初始信號是在無失效硅通孔情況下，信號使用默認的硅通孔傳輸信號，此時多路選擇器的控制信號為00。上一信號是指分組內(nèi)相鄰的上一硅通孔傳輸?shù)男盘?，下一信號是分組內(nèi)相鄰的下一娃通孔傳輸?shù)男盘?。每一個分組末端輸入信號還有一個輸入與交叉開關(guān)相連，末端輸入信號包括行頭和行尾兩個輸入信號，通過交叉開關(guān)使用冗余硅通孔將信號傳輸至下層。
[0047]圖3所示為上層晶片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。其中，黑色矩形表示信號輸入端，白色圓形表示硅通孔，灰色圓形表示冗余硅通孔。硅通孔以行為單位分組。上層的分組中每個信號與硅通孔之間用3選I多路選擇器相連。下層的對應(yīng)分組中硅通孔和信號之間用3選I多路選擇器相連。硅通孔的輸出與上層信號輸入對應(yīng)一致，冗余硅通孔與交叉開關(guān)相連，下層交叉開關(guān)接受自上層冗余硅通孔傳輸來的信號，通過控制交叉開關(guān)將信號傳輸?shù)较鄳?yīng)分組中的末端輸出信號。
[0048]圖4所示為下層晶片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，其結(jié)構(gòu)與上層晶片類似，分組兩側(cè)末端接收冗余硅通孔傳輸來的信號。
[0049]圖5所示3選I多路選擇器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，與硅通孔相連的3選I多路選擇器包括4個非門，3個與門，3個三態(tài)門組成?？刂菩盘朣OSl控制三個輸入信號的輸出，三個輸入信號分別是上一信號，初始信號，下一信號，對應(yīng)的每一個娃通孔都有三個輸入端可以在硅通孔上傳輸信號，上層的控制信號SOSl為00時，信號通過初始硅通孔傳輸信號，即硅通孔沒有失效，不需要使用相鄰的硅通孔傳輸信號至下層，SOSl為01時，則信號對應(yīng)的初始娃通孔被上一信號占用，信號傳輸至下一相鄰娃通孔傳輸信號，SOSl為10時,則信號對應(yīng)的初始硅通孔被下一信號占用，信號從上一相鄰硅通孔傳輸信號。下層的控制信號SOSl為00時,則對應(yīng)的信號是從初始娃通孔傳輸而來,控制信號SOSl為01時,信號是從上一娃通孔傳輸而來，控制信號SOSl為10時,信號是從下一娃通孔傳輸而來。3選I多路選擇器的A、B、C對應(yīng)三個輸入，D為輸出，SO和SI為控制信號，當控制信號SOSl為00時，控制C端的三態(tài)門導通，C端信號輸出。當控制信號SOSl為01時，B端三態(tài)門導通，B端信號輸出。當控制信號SOSl為10時，A端三態(tài)門導通，A端信號輸出。A端對應(yīng)下一信號，B端對應(yīng)上一信號，C端對應(yīng)初始信號。
[0050]與冗余硅通孔相連的交叉開關(guān)，可以將出現(xiàn)失效硅通孔分組傳輸來的信號傳輸至冗余硅通孔，再通過下層的交叉開關(guān)將信號傳輸至出錯的失效硅通孔分組內(nèi)。圖6所示為交叉開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，第一行與冗余硅通孔之間的傳輸門導通時，第一行的輸入信號可以傳輸至冗余硅通孔，每一行都與各個冗余硅通孔之間有傳輸門，當傳輸門導通時，輸入信號可以傳輸至冗余硅通孔到達下層，下層的冗余硅通孔與各組之間有傳輸門，同樣位置的傳輸門導通時，信號可以傳輸至對應(yīng)的分組，完成信號的正常傳輸。
[0051]單個分組允許硅通孔出現(xiàn)I個或2個失效硅通孔，信號轉(zhuǎn)移方案以分組為單位，各個分組的信號轉(zhuǎn)移獨立。
[0052]圖7為單個分組的信號轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)圖，圖中所示白色硅通孔為信號硅通孔，是在正常情況下信號傳輸?shù)墓柰?，黑色矩形是信號輸?輸出，交叉開關(guān)與冗余硅通孔相連，通過配置交叉開關(guān)，使信號傳輸至下層信號輸出端。
[0053]圖8表示的是當失效數(shù)為I時修復過程，黑色交叉線表示硅通孔出現(xiàn)失效。圖8中所示當從左端數(shù)第一個硅通孔失效時，直線表示的是信號轉(zhuǎn)移的路徑，上層第一個多路選擇器無控制信號，從第二個開始多路選擇器的控制信號為01，最后一個信號通過交叉開關(guān)使用冗余硅通孔，下層的多路選擇器的控制信號為10，最后一個輸出信號是來自冗余硅通孔傳輸來的信號，自失效硅通孔至冗余硅通孔形成一條信號轉(zhuǎn)移路徑。
[0054]圖9所示為硅通孔的失效數(shù)為2時信號轉(zhuǎn)移示意圖。當單個分組出現(xiàn)2個失效硅通孔時，當?shù)诙€和第三個硅通孔失效時，輸入2使用第一個硅通孔傳輸信號至下層，上層對應(yīng)的控制信號為10,下層對應(yīng)多路選擇器控制信號為01,輸入I將信號傳輸至交叉開關(guān)，信號通過冗余硅通孔傳輸至下層，對應(yīng)多路選擇器的控制信號為01。輸入3使用第四個硅通孔傳輸信號至下層，輸入4使用第五個娃通孔傳輸信號至下層,輸入5將信號傳輸至交叉開關(guān)，通過冗余硅通孔傳輸至下層，上層多路選擇器的控制信號為01，下層對應(yīng)的多路選擇器的控制信號為10。
[0055]冗余硅通孔與交叉開關(guān)分布在所有分組兩端，上下層所有分組通過交叉開關(guān)與冗余硅通孔相連。硅通孔分布在各個功能模塊之間，單一區(qū)域的硅通孔數(shù)目不會太高，再加上單個硅通孔的失效率較低，則冗余硅通孔的數(shù)目設(shè)置為4，分組兩端各設(shè)置2個冗余硅通孔。
【權(quán)利要求】
1.一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，其特征是，所述3D芯片包括上層晶片(I)和下層晶片(2);所述上層晶片(I)和下層晶片(2)上均設(shè)置有縱橫排成多行多列的圓孔(3);上層晶片(I)的圓孔(3)和下層晶片(2)的圓孔(3)上下一一對應(yīng)，上層晶片(I)和下層晶片(2)的每一對相對應(yīng)的圓孔(3)之間通過一個硅通孔(4)相連接；在上層晶片(I)和下層晶片(2)上，每個硅通孔(4)的端部都通過一個多路選擇器(5)與一個信號傳輸端子(6)相連接； 所述上晶片(I)上設(shè)置有兩個上層晶片交叉開關(guān)，分別為第一上層晶片交叉開關(guān)(7)和第二上層晶片交叉開關(guān)(8);所述下層晶片(2)上設(shè)置有兩個下層晶片交叉開關(guān)，分別為第一下層晶片交叉開關(guān)(9)和第二下層晶片交叉開關(guān)(10);所述上層晶片(I)的多路選擇器(5)均與所述兩個上層晶片交叉開關(guān)相連接；所述下層晶片(2)的多路選擇器(5)均與所述兩個下層晶片交叉開關(guān)相連接； 所述第一上層晶片交叉開關(guān)(7)通過兩個冗余硅通孔(11)與第一下層晶片交叉開關(guān)(9)相連接，所述第二上層晶片交叉開關(guān)(8)通過兩個冗余硅通孔(11)與第二下層晶片交叉開關(guān)(10)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有轉(zhuǎn)移信號功能的3D芯片冗余硅通孔容錯結(jié)構(gòu)，其特征是，所述多選擇器(5)為3選I多路選擇器，包括4個非門、3個與門和3個三態(tài)門；多路選擇器(5)包括兩個控制信號輸入端SO和S1、三個信號輸入端A、B和C和一個信號輸出端D0
【文檔編號】H01L23/538GK103780243SQ201410043988
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】王偉, 張歡, 方芳, 陳 田, 劉軍, 吳璽 申請人:合肥工業(yè)大學