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JP6159820B2 - 半導体装置および情報処理装置 - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置および情報処理装置に関し、特に、複数種類の半導体チップを同一の基板上に実装した半導体装置および情報処理装置に関する。
サーバ等の情報処理装置の分野では、この装置の高性能化に向けて装置内の伝送スループット向上のニーズがある。例えば、処理ノードとスイッチノードを繋ぐ基板間伝送(距離:60cm程度)では、高速化に伴って損失が増大する。そこで、伝送性能トレンドを維持するために、シグナルコンディショナや光モジュールのような伝送距離を延長するための中継LSI(Large Scale Integration)を用いている。
また、CPU(Central Processing Unit)のマルチコア化に伴い、CPU−メモリ(DRAM(Dynamic Random Access Memory) )間の要求スループットも年々向上しており、これらの間を高密度に接続する技術が必要となってきている。
前述のような技術を実現するためには基板内の伝送スループットを向上する必要があり、これまでは伝送速度の向上によりそれを実現してきたが、25Gbps超ではその技術の困難度が増す。そこで、配線密度を増やすことにより伝送密度を向上させて伝送スループットを向上させる技術が提案されている。
例えば、プロセッサと光モジュール間、あるいはプロセッサとメモリ間を高密度な電気配線で繋ぐ技術として、特許文献1のようなSi(シリコン)インターポーザを用いた実装が提案されている。
上記特許文献1の実装方式は、Siまたはガラスインターポーザの平面内にμmオーダーの微細な配線を形成して、LSI間を高密度に電気接続し、また下側のパッケージ(有機またはセラミック)とはTSV(Through Si Via)またはTGV(Through Glass Via)等の貫通孔内配線を介して電気的に接続する実装方式である(このような実装方式を2.5D実装とも呼ぶ)。
米国特許第42795号明細書
上述の特許文献1に記載された実装方式では、Siまたはガラスインターポーザを高密度配線基板として用いている。しかしながら、Siおよびガラスインターポーザは、その材料特性や加工プロセスから、それぞれ異なる課題を有している。以下にその課題を述べる。
Siインターポーザを用いた場合の課題は、その材料コストが高いこと、伝送損失が大きいため、高速伝送性能に制約があること、インターポーザを介して複数の半導体チップ間で熱伝導が行われることである。
一方、ガラスインターポーザを用いた場合の課題は、熱伝導性が良くないため、インターポーザを介した放熱性が悪いこと、貫通孔を形成するコストが高いこと、空洞共振によって電源雑音が発生することである。
本発明の目的は、半導体装置および情報処理装置における性能を向上させることができる技術を提供することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
本発明の半導体装置は、機能が異なる複数の半導体チップと、上記複数の半導体チップを支持し、それぞれに貫通孔内配線が形成された複数のチップ支持基板と、上記複数のチップ支持基板を支持する配線基板と、上記配線基板に設けられた複数の外部端子と、を有するものである。さらに、上記半導体装置の上記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在している。
本発明の情報処理装置は、機能が異なる複数の半導体チップと、上記複数の半導体チップを支持する複数のチップ支持基板と、上記複数のチップ支持基板を支持する配線基板とを備えた半導体装置が、それぞれに搭載された複数の処理基板と、上記半導体装置が搭載され、上記複数の処理基板の何れと接続するかを制御する制御基板と、上記複数の処理基板のそれぞれと上記制御基板とを接続する複数の配線部と、を有するものである。さらに、上記半導体装置における上記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在している。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
半導体装置および情報処理装置の性能を向上させることができる。
本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。 図1のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。 比較例の半導体装置の構造を半導体チップを透過して示す平面図である。 本発明の実施の形態1の情報処理装置の構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態2の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。 本発明の実施の形態2の変形例の半導体装置の構造を示す拡大部分断面図である。 図5に示す半導体装置に搭載される第1半導体チップに設けられたバンプのレイアウトの一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態3の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。 図8のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態4の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。 本発明の実施の形態5の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。 本発明の実施の形態6の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。 図12のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態7の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図、図2は図1のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図3は比較例の半導体装置の構造を半導体チップを透過して示す平面図、図4は本発明の実施の形態1の情報処理装置の構造の一例を示す断面図である。
図1および図2に示す本実施の形態1の半導体装置は、機能が異なる複数の半導体チップ(シリコンチップ)を有するマルチチップモジュール10であり、本実施の形態1では、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のプロセッサIC(第1半導体チップ)1と、高速通信可能な光IC(第2半導体チップ)2とを同一のモジュールに実装した例を示す。
ただし、ASICや光IC2は、それ以外のICであってもよい。例えば、ASICは、FPGA(Field Programmable Gate Array) やCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit) 等でもよいし、光IC2はシグナルコンディショナ(電気信号用中継LSI)等でもよい。
本実施の形態1では、大電力を消費し、かつ多数の電源・グランドピンを有するプロセッサIC1(図1示す点線部分)の電源・グランド・低速信号ピンが集中する領域(中央部)の直下に、Siインターポーザ(図1の実線部分、チップ支持基板、シリコン基板)6を用いる(配置する)。
そして、プロセッサIC1の高速インタフェースの直下および光インタコネクション用のLSIである光IC2(図1に示す点線部分)の直下に、ガラスインターポーザ(図1の実線部分、チップ支持基板、ガラス基板)5を用いる(配置する)。
つまり、インターポーザであるチップ支持基板として、Siインターポーザ(シリコン基板)6とガラスインターポーザ(ガラス基板)5とが混在している。
詳細に構造を説明すると、本実施の形態1のマルチチップモジュール10は、図1に示す平面視で、マルチチップモジュール10の略中央部に配置された1つのプロセッサIC1と、このプロセッサIC1の周囲にそれぞれ配置された4つの光IC2とを備えている。
なお、プロセッサIC1は、上述のように入力された様々な信号に対して論理的処理を行うため、消費電力が大きな半導体チップであり、かつ多くの論理回路が組み込まれているため、平面サイズも大きく、そしてピン数(電極数)も多い。
さらに、消費電力が大きいため、電源・グランドピンがチップの中央部に多数(例えば、1000ピン以上)配置されている。そして、消費電力が大きいため、発熱量も多い。なお、信号用ピンは、外部に引き出し易いようにチップの周縁部に配置されている。
一方、光IC2は、高速信号を送受信するための必要最小限の信号・電源・グランドピンしか設けられていないため、ピン数が少なく、かつ消費電力も小さい。したがって、発熱量も少ないチップである。なお、光IC2は、その特性上、熱に弱く、周囲の熱が変動すると性能が劣化する。
本実施の形態1のマルチチップモジュール10は、以上のような特徴のプロセッサIC1と光IC2とを有している。
また、本実施の形態1のマルチチップモジュール10では、平面視が四角形を成すプロセッサIC1がモジュールの中央部に配置され、このプロセッサIC1の4つの各辺のそれぞれに対応して4つの光IC2が配置されている。
そして、図2に示すように、プロセッサIC1の電源・グランド・低速信号ピンが集中する領域(中央部)の直下に、Siインターポーザ6が配置されている。さらに、図1に示すように、Siインターポーザ6の平面視も四角形であり、Siインターポーザ6の各辺に対応して4枚のガラスインターポーザ5が配置されている。
つまり、4つの光IC2は、各光IC2それぞれの直下に配置されたガラスインターポーザ5によって支持されており、これらプロセッサIC1および光IC2が、Siインターポーザ6やガラスインターポーザ5によって支持されている。
すなわち、チップ支持基板としてSiインターポーザ6とガラスインターポーザ5とが用いられている。
また、本実施の形態1のマルチチップモジュール10では、4枚のガラスインターポーザ5が、大きな長方形の2枚のガラスインターポーザ5x(5)と、小さな長方形の2枚のガラスインターポーザ5y(5)とに分けられる。そして、大きなガラスインターポーザ5x同士がSiインターポーザ6を挟んで対向するように配置され、かつ小さなガラスインターポーザ5y同士が、同様にSiインターポーザ6を挟んで対向するように配置されている。
この時、大きな長方形のガラスインターポーザ5xの長手方向の長さは、小さな長方形のガラスインターポーザ5yの短辺の2つ分の長さと、Siインターポーザ6の一辺の長さとを合わせた長さと略等しくなるような関係となっている。
したがって、図1に示すように、Siインターポーザ6の周囲に4枚のガラスインターポーザ5を配置する上で、2枚の大きなガラスインターポーザ5xをSiインターポーザ6を挟んで対向して配置し、かつ2枚の大きなガラスインターポーザ5xの間に、同様にSiインターポーザ6を挟んで対向するように2枚の小さなガラスインターポーザ5yを配置している。
これにより、5枚のインターポーザが、平面視で最小の面積の四角形を形成するように配置されている。なお、5枚のインターポーザは、それぞれ後述する微小(5〜10μm程度)な隙間7を介して配置されている。
また、図2に示すように、Siインターポーザ6およびガラスインターポーザ5のそれぞれには、貫通孔内配線である貫通ビア5c,6cが複数形成されている。
つまり、Siインターポーザ6においては、その上面6a側の電極と下面6b側の電極とを電気的に接続する複数の貫通ビア6cが形成されており、また、ガラスインターポーザ5においても、その上面5a側の電極と下面5b側の電極とを電気的に接続する複数の貫通ビア5cが形成されている。
なお、これら1枚のSiインターポーザ6と4枚のガラスインターポーザ5は、パッケージ基板であるセラミック基板(配線基板)3の上面3aに支持されている。
すなわち、セラミック基板3の上面3aには、それぞれ複数のバンプ4を介してSiインターポーザ6とガラスインターポーザ5が実装されている。詳細には、セラミック基板3の上面3aに格子状に配置された複数のバンプ4cを介してSiインターポーザ6が実装され、さらに、Siインターポーザ6の周囲に4枚のガラスインターポーザ5のそれぞれが、複数のバンプ4dを介して実装されている。
また、各ガラスインターポーザ5上には、それぞれ光IC2が複数のバンプ4bを介して搭載され、さらに、Siインターポーザ6上には、プロセッサIC1が複数のバンプ4aを介して搭載されている。
なお、プロセッサIC1においては、中央部の電源・グランドピンが複数のバンプ4aを介してSiインターポーザ6に接続され、一方、周縁部(ここでは外側2列)の信号用ピンが複数のバンプ4aを介してガラスインターポーザ5に接続されている。
そして、図1に示すように、各ガラスインターポーザ5上において、プロセッサIC1の高速の信号用ピンと光IC2の信号用ピンとが、上面5aに形成された高速配線5dを介して接続されている。
また、パッケージ基板であるセラミック基板3には、図2に示すように、複数の内部配線3cや複数のビア3dが形成されており、上面3a側の電極と下面3b側の電極とが、複数のビア3dや内部配線3cを介して電気的に接続されている。
そして、セラミック基板3の下面3bには、マルチチップモジュール10の外部端子である複数の半田ボール8が設けられている。
以上の構成により、プロセッサIC1および光IC2は、Siインターポーザ6の貫通ビア6c、ガラスインターポーザ5の貫通ビア5c、バンプ4、セラミック基板3のビア3d、内部配線3c等を介してセラミック基板3の下面3bに設けられた複数の半田ボール8に電気的に接続されている。
なお、本実施の形態1のマルチチップモジュール10では、チップ支持基板として、Siインターポーザ6とガラスインターポーザ5とが混在している。
これは、Si(シリコン)およびガラスは、半導体チップを形成するシリコンと熱膨張係数が近いためであり、シリコン基板およびガラス基板をインターポーザとして用いることにより、チップ間の配線を細い配線で、かつ高密度に形成することができる。
つまり、本実施の形態1のマルチチップモジュール10は、プロセッサIC1の中央部の電源・グランド・低速信号ピンの領域では、ここで発生する熱が直下のSiインターポーザ6に伝わる構造となっており、プロセッサIC1の熱が光IC2には到達しないような熱遮蔽の構造を備えている。
一方、Siインターポーザ6の周囲には、隙間7を介してガラスインターポーザ5を配置し、このガラスインターポーザ5上に光IC2を搭載することにより、光IC2による高速の電気信号が損失しにくいようにしている。なお、光IC2は、ピン数が少ないため、ガラスインターポーザ5に形成する貫通ビア5c用の貫通孔の数も少なくて済み、インターポーザの加工コストの低減化を図ることができる。
そして、プロセッサIC(第1半導体チップ)1は、Siインターポーザ6とガラスインターポーザ5とに跨がって実装されており、Siインターポーザ6とガラスインターポーザ5との両者に電気的に接続されている。
詳細には、プロセッサIC1の中央部の電源・グランド・低速信号ピンはSiインターポーザ6に電気的に接続され、周縁部(例えば、ここでは外側から2列)の高速信号用のピンは、Siインターポーザ6の周囲に配置されたガラスインターポーザ5に電気的に接続されている。
これにより、プロセッサIC1の放熱性を高め、モジュールのコストの低減化を図り、電源性能および高速伝送性を向上させたマルチチップモジュール10を実現することができる。
次に、図3を用いて、本発明者が比較検討を行った比較例のマルチチップモジュール80について説明する。
図3に示すマルチチップモジュール80では、チップ支持基板であるインターポーザとして、1枚のSiインターポーザ81を用い、このSiインターポーザ81上にプロセッサIC1および光IC2が搭載されている。さらに、プロセッサIC1と光IC2とを接続する電気配線である高速配線81bがSiインターポーザ81の上面81aに形成されている。
なお、プロセッサIC1は大電力を消費するため、給電性能の向上を目的として中央部に電源・グランドピンが多数集中して配置されている。したがって、I/Oピン(高速信号ピン)は基本的に周縁部に配置されている。そして、消費電力が大きいため、モジュール内では熱源となる半導体チップである。
一方、光IC2は、電気信号ピンのほとんどは光変換のための高速信号用I/Oピンと少数の電源・グランドピンとから構成される。そして、光IC2は熱に弱いという特性を有している。
以上のような特性の2種類の半導体チップ(シリコンチップ)を有する構造において、図3に示す比較例のマルチチップモジュール80では、Siインターポーザ81上にプロセッサIC1と光IC2とが搭載されているため、プロセッサIC1から発せられる熱がSiインターポーザ81を介して光IC2に伝わる。
その結果、光IC2が損傷し易い。
また、インターポーザとしてSiインターポーザ81を用いているため、伝送損失が大きく、高速伝送性能が低下してしまう。
さらに、面積が大きなSiインターポーザ81を用いることにより、材料コストが高くなる等の課題が発生する。
これに対して、本実施の形態1の図1および図2に示すマルチチップモジュール10では、プロセッサIC1の電源・グランド・低速信号ピンが集中する中央部の領域の直下にSiインターポーザ6を配置し、さらに、プロセッサIC1の高速インタフェースの直下および光インタコネクション用の光IC2の直下にガラスインターポーザ5を配置している。
すなわち、インターポーザとして、Siインターポーザ6とガラスインターポーザ5とが混在している。
これにより、モジュールの熱特性、電源性能、高速伝送性能等の性能を向上させて比較例で発生する上記課題を解決することができる。
具体的には、熱に関しては、プロセッサIC1の一部と光IC2とをガラスインターポーザ5上に配置することにより、プロセッサIC1と光IC2間の熱伝導を回避することができる。これにより、プロセッサIC1の熱によって光IC2が損傷することを阻止できる。
そして、プロセッサIC1の直下にSiインターポーザ6を配置することにより、プロセッサIC1の熱をSiインターポーザ6に伝導することができる。その結果、マルチチップモジュール10の熱特性を向上できる。
また、電源性能に関しては、ガラス材における空洞共振が発生する要件である大電源電流が流れるプロセッサIC1の直下にSiインターポーザ6を配置することにより、空洞共振が起こらないため、空洞共振による電源雑音発生の課題を回避することができる。
また、高速伝送性に関しては、プロセッサIC1と光IC2との間の超高速信号(例えば、10Gbps以上)の電気配線(高速配線5d)がガラスインターポーザ5上に形成されていることにより、高速信号における高速性を維持することができる。
以上、本実施の形態1のマルチチップモジュール10によれば、Siまたはガラスの何れか1種類のインターポーザで構成したマルチチップモジュール(例えば、比較例のマルチチップモジュール80)と比較して、熱特性・電源性能・高速伝送性能等の性能を向上させることができる。
次に、本実施の形態1の情報処理装置について説明する。
図4に示す本実施の形態1の情報処理装置11は、サーバやルータ等の情報機器であり、本実施の形態1のマルチチップモジュール10を情報機器に組み込んだ一例である。
情報処理装置11は、複数の処理基板12と、それら処理基板12との接続を切り替えるためのスイッチ基板(制御基板)13とをそれぞれコネクタ16を介してバックプレーン基板14に接続し、複数の処理基板12とスイッチ基板13とをバックプレーン基板14で接続する構成のものである。
このような情報処理装置11では、各基板間を60cm〜100cm程度の伝送路で信号配線によって接続している。
また、信号の高速化により電気インターコネクションでの伝送が物理(特性)的に困難な箇所には光インターコネクションが適用されるようになっている。図4では、光インターコネクションがバックプレーン伝送に適用された場合の情報処理装置11に、本実施の形態1のマルチチップモジュール10が適用された例を示している。
すなわち、複数の処理基板12およびスイッチ基板13のそれぞれには、図1に示す本実施の形態1のマルチチップモジュール10が搭載されている。
各マルチチップモジュール10は、上述したように、プロセッサIC1と、プロセッサIC1とは機能が異なる光IC2と、複数の半導体チップを支持する複数のインターポーザ(チップ支持基板)と、複数のインターポーザを支持するセラミック基板(配線基板)3とを備えている。
そして、マルチチップモジュール10における複数のインターポーザには、シリコンからなるSiインターポーザ6と、ガラスからなるガラスインターポーザ5とが混在している。
図4に示す情報処理装置11では、複数の処理基板12のそれぞれとスイッチ基板13とが複数の光ファイバー(配線部)15によって光接続されており、スイッチ基板13によって入力信号に基づいて複数の処理基板12の何れと接続するかを高速で制御している(切り替えている)。
本実施の形態1の情報処理装置11によれば、各基板に本実施の形態1のマルチチップモジュール10が搭載されているため、各基板における処理能力を向上させることができる。
その結果、情報処理装置11の伝送スループット等の性能を向上させることができる。
<実施の形態2>
図5は本発明の実施の形態2の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図、図6は実施の形態2の変形例の半導体装置の構造を示す拡大部分断面図、図7は図5に示す半導体装置に搭載される第1半導体チップに設けられたバンプのレイアウトの一例を示す平面図である。
図5に示す本実施の形態2のマルチチップモジュール20は、実施の形態1のマルチチップモジュール10と同様に、機能が異なる複数の半導体チップ(プロセッサIC1と光IC2)を有し、かつチップ支持基板(インターポーザ)としてSiインターポーザ6とガラスインターポーザ5とが混在しているものである。
本実施の形態2のマルチチップモジュール20における実施の形態1のマルチチップモジュール10との相違点は、Siインターポーザ6の周囲に配置されたガラスインターポーザ5の形状および構造と、図7に示すプロセッサIC1の主面1aに設けられたバンプ4の配置である。
図5および図7に示すように、プロセッサIC1の4つの隅部(角部)ではバンプを使用せずに、かつガラスインターポーザ5の平面サイズを4枚(Siインターポーザ6の上下左右)ともに同一のサイズ(大きさ)としている。
すなわち、図7に示すように、プロセッサIC1の主面1aの4つの隅部にはバンプが設けられておらず、さらに4枚のガラスインターポーザ5を同一の平面サイズとしている。つまり、Siインターポーザ6の図6に示す上面6aの一辺と、4枚のガラスインターポーザ5のそれぞれの図6に示す上面5aの一辺とが略同じ長さとなっている。
4枚のガラスインターポーザ5のそれぞれの上面5aの一辺とSiインターポーザ6の上面6aの一辺とを略同じ長さとすることで、図5に示すように、Siインターポーザ6の周囲に4枚のガラスインターポーザ5を配置した際に、プロセッサIC1の主面1aの4つの隅部に対向する位置にはインターポーザは配置されない構造となる。
したがって、図7に示すように、プロセッサIC1の主面1aの4つの隅部にはバンプが設けられていない。
このように本実施の形態2のマルチチップモジュール20は、同一の平面サイズ(1種類)の4枚のガラスインターポーザ5を用いて組み立てるため、部品コストの削減が可能となる。
また、図6は、本実施の形態2の変形例のマルチチップモジュール20におけるインターポーザの断面の詳細構造を示している。
図6に示すマルチチップモジュール20では、ガラスインターポーザ5の内部の配線層に高速信号用の高速配線5eを設ける構造をとっている。なお、光IC2を支持するガラスインターポーザ5を薄く形成し、ガラスインターポーザ5の下方にガラスコア5gが配置されている。ガラスコア5gにも複数の貫通ビア(貫通孔内配線)5hが形成されている。これにより、ガラスインターポーザ5ではその表裏面の端子5fが貫通ビア5cによって電気的に接続され、さらにガラスコア5gの貫通ビア5hが端子5fと端子5iとを電気的に接続することで、光IC2のバンプ4bを直下のセラミック基板3の端子3eにバンプ4dを介して電気的に接続させることができる。
また、Siインターポーザ6では、その表裏面の端子6dが貫通ビア6cによって電気的に接続され、さらにバンプ4cを介して直下のセラミック基板3の端子3eに電気的に接続されている。
なお、セラミック基板3にはその上面3aに複数の端子3eが形成され、一方、下面3bには複数のランド(電極)3fが形成され、各ランド3fにマルチチップモジュール20の外部端子となる複数の半田ボール8が設けられている。セラミック基板3においては、上面3aの端子3eと、これに対応する下面3bのランド3fとが、内部に形成された複数のビア3dや内部配線3cを介して電気的に接続されている。
次に、本実施の形態2のマルチチップモジュール20におけるプロセッサIC1のバンプ4cの配置について、図7を用いて説明する。
マルチチップモジュール20では、高速伝送(高速信号)用のバンプ(およびその周囲の電源/グランドバンプ)4は、モジュールの最外周から何列(本実施の形態2では2列)かに集中して配列され、一方、低速信号・電源・グランド用のバンプ4は、中央部に配列されている。
ここで、図7に示すプロセッサIC1において、主面1aの周縁部に配置される上記高速伝送(高速信号)用とその周囲の電源/グランドのバンプ4の集合をバンプ群4e、中央部に配置される低速信号・電源・グランド用のバンプ4の集合をバンプ群4fとして表す。
また、図7において、各バンプ4の記号Vは電源、Gはグランド、Lは低速信号、Hは高速信号(差動)であることをそれぞれ示している。
そして、本実施の形態2のプロセッサIC1の特徴は、上記2つの集合間のバンプピッチ(バンプ4の設置ピッチ:Q)が、中央部のバンプ群4fにおける隣り合うバンプ4のバンプピッチ(バンプ4の設置ピッチ:P)より大きい(Q>P)ことである。
すなわち、プロセッサIC1の主面1aに設けられた複数のバンプ4のうち、Siインターポーザ6に接続する中央部のバンプ群4fの最外周のバンプ4と、このバンプ4の隣りに設けられ、かつガラスインターポーザ5に接続するバンプ群4eのバンプ4との設置ピッチをQとする。さらに、Siインターポーザ6に接続する中央部のバンプ群4fの複数のバンプ4のうちの隣り合うバンプ間の設置ピッチをPとすると、設置ピッチQは設置ピッチPより大きい(Q>P)。
この集合間のバンプピッチQは、Siインターポーザ6とガラスインターポーザ5の間の図1に示す隙間7の距離α(図5参照)をどこまで狭くできるかにより変わってくるが、実装の位置精度からαは、例えば5μm〜数十μm程度である。ここで、Q=P+αである。
すなわち、プロセッサIC1のバンプ配置において、上記2つの集合間のバンプピッチQを、中央部のバンプ群4fにおけるバンプピッチPより大きくすることにより、Siインターポーザ6、ガラスインターポーザ5およびプロセッサIC1の3者間の実装の位置ずれを吸収することができる。
また、本実施の形態2のプロセッサIC1の他の特徴は、主面1aの4隅にバンプ4が存在しないことである。
これにより、プロセッサIC1の主面1aの4つの隅部には、これに対応させてインターポーザを配置する必要がないため、Siインターポーザ6の周囲に配置する4枚のガラスインターポーザ5の形状(平面の大きさ)を、上述のように同一にすることができ、部品コストの削減が可能となる。
なお、本実施の形態2のマルチチップモジュール20のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1のマルチチップモジュール10のものと同様であるため、その重複説明は省略する。
<実施の形態3>
図8は本発明の実施の形態3の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図、図9は図8のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。
本実施の形態3のマルチチップモジュール30は、機能が異なる3種類の半導体チップが搭載された半導体装置である。なお、本実施の形態3では、機能が異なる3種類の半導体チップが、プロセッサIC(第1半導体チップ)1と、光IC(第2半導体チップ)2と、積層型のメモリチップ(第3半導体チップ)31の場合を一例として説明するが、3種類の半導体チップの機能は、上記以外のものであっても同様の効果を得ることができる。
ここで、3種類の半導体チップの関係を説明すると、プロセッサIC1は、処理の中心となる素子であり、消費電力が大きいことが特徴である。光IC2は、外部インターコネクトに利用する高速通信用の素子であり、消費電力は小さい。また、メモリチップ31は、記憶素子であり、消費電力はプロセッサIC1ほどではないが、比較的大きい。
そして、プロセッサIC1は、処理の中心となる素子であるため、光IC2と積層型のメモリチップ31の両者と電気的に高密度に接続する必要があり、したがって、インターポーザの配線で接続する。
このとき、光IC2とプロセッサIC1との間は、例えば10Gbps超の高速信号が必要である。一方、メモリチップ31とプロセッサIC1との間の電気接続は、JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council standards)で議論されているwide I/OやHEM(High Bandwidth Memory)規格のように1Gbps相当の伝送速度が用いられる。
さらに、積層型のメモリチップ31は、積層されたそれぞれのメモリチップ31の貫通ビア(貫通孔内配線)31aを介して電気的に接続されており、最下段のメモリチップ31がバンプ4gを介して電気的に接続されている。そして、上述のように比較的消費電力が大きいという特徴がある。さらに、積層型のメモリチップ31は、比較的ピン数が多い傾向がある。
以上の特徴を考慮し、図9に示すように、積層型のメモリチップ31とプロセッサIC1との間はSiインターポーザ6で接続し、一方、図8に示すように、光IC2とプロセッサIC1との間はガラスインターポーザ5の高速配線5dで接続する構造としている。
なお、図9に示すように、プロセッサIC1と積層型のメモリチップ31は、両者とも消費電力が大きいため、1枚の細長いSiインターポーザ6上に実装されており、プロセッサIC1と積層型のメモリチップ31との間は、Siインターポーザ6の配線によって電気的に接続されている。
詳細には、Siインターポーザ6が、プロセッサIC1の中央部に対応して配置され、かつプロセッサIC1の主面1aの対向する2辺それぞれから迫り出すように延在(突出)した図8に示す延在部6eを有している。そして、プロセッサIC1から突出した、Siインターポーザ6の延在部6eに積層型のメモリチップ31が搭載されている。
本実施の形態3のマルチチップモジュール30によれば、Siインターポーザ6が延在部6eを有していることにより、この延在部6eに積層型のメモリチップ31を搭載することができる。
これにより、メモリチップ31とプロセッサIC1との間の伝送速度は高速ではないため、Siインターポーザ6の配線によって、損失による影響を受けることなくメモリチップ31とプロセッサIC1との間で信号の伝送を行うことができる。
また、Siインターポーザ6の延在部6eに積層型のメモリチップ31を搭載することにより、比較的消費電力が大きなメモリチップ31であっても、光IC2に対して熱の影響を付与しない実装を行うことができる。
また、積層型のメモリチップ31は比較的ピン数が多いが、Siインターポーザ6の延在部6eにメモリチップ31を積層することにより、ガラスインターポーザ5に形成する貫通孔の数を増やさなくて済むため、コスト上昇に対して抑制化を図ることができる。
なお、本実施の形態3のマルチチップモジュール30のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1のマルチチップモジュール10のものと同様であるため、その重複説明は省略する。
<実施の形態4>
図10は本発明の実施の形態4の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。
図10に示す本実施の形態4のマルチチップモジュール40は、ガラスインターポーザ5の中央部に開口部5jを形成し、この開口部5jにSiインターポーザ6を配置する構造の半導体装置である。
これにより、ガラスインターポーザ5を1枚で形成することができ、モジュール組み立て時におけるインターポーザ実装時の実装回数の低減化を図り、インターポーザ間の位置ずれリスクを低くすることができる。
なお、ガラスインターポーザ5に形成する開口部5jの形状は、Siインターポーザ6に対応してSiインターポーザ6より僅かに大きい程度の四角形が好ましいが、四角形に限定されるものではない。
本実施の形態4のマルチチップモジュール40のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1のマルチチップモジュール10のものと同様であるため、その重複説明は省略する。
<実施の形態5>
図11は本発明の実施の形態5の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図である。
図11に示す本実施の形態5のマルチチップモジュール50は、実施の形態3のマルチチップモジュール30と同様に、プロセッサIC1、光インターコネクション用の光IC2および積層型のメモリチップ31が混載された半導体装置である。
そこで、マルチチップモジュール50のマルチチップモジュール30との相違点は、光IC2および積層型のメモリチップ31のレイアウトと、セラミック基板(配線基板)3に対するインターポーザの平面方向の配置角度である。
すなわち、本実施の形態5のマルチチップモジュール50では、プロセッサIC1のメモリ用インタフェースのバンプ4および光IC用インタフェースのバンプ4を、プロセッサIC1の対角線方向に対向する一対の角部(隅部)近傍それぞれに配置している(集めている)。さらに、一方の上記角部(隅部)の近傍に光IC2を配置し、かつ他方の上記角部(隅部)の近傍に積層型のメモリチップ31を配置している。
この時、積層型のメモリチップ31はSiインターポーザ6上に搭載され、光IC2は1枚のガラスインターポーザ5上に搭載されている。
また、Siインターポーザ6とガラスインターポーザ5は、それぞれのセラミック基板3に対する平面方向の配置角度が、45°θ回転した角度で(セラミック基板3の対角線方向に沿って)配置されている。
これにより、ガラスインターポーザ5を1枚使用する構造とすることができるため、マルチチップモジュール50のコストの低減化を図ることができる。
なお、本実施の形態5のマルチチップモジュール50のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1のマルチチップモジュール10のものと同様であるため、その重複説明は省略する。
<実施の形態6>
図12は本発明の実施の形態6の半導体装置の構造の一例を半導体チップを透過して示す平面図、図13は図12のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。
図12および図13に示す本実施の形態6のマルチチップモジュール60は、実施の形態3のマルチチップモジュール30と略同様の構造の半導体装置である。
図12に示す本実施の形態6のマルチチップモジュール60のマルチチップモジュール30との相違点は、ガラスインターポーザ5とセラミック基板3との電気的接続を一部ワイヤ(導電性細線)61を用いたことである。
これは、ガラスインターポーザ5は、貫通孔を形成する技術がSiインターポーザ6に比較して困難であるため、貫通孔の数をなるべく少なくした方が好ましいためである。
そして、本実施の形態6では、光IC2の低速信号・電源・グランド用のバンプ群4hのバンプ4と接続するガラスインターポーザ5の低速信号・電源・グランド端子を、貫通ビアではなくガラスインターポーザ5の周縁部にワイヤ61を形成し、このワイヤ61によってセラミック基板3と電気的に接続している。
つまり、ワイヤ61によってガラスインターポーザ5とセラミック基板3との電気的接続を実現している。なお、光IC2の高速信号用のバンプ群4iのバンプ4は、プロセッサIC1のバンプ4aとガラスインターポーザ5の高速配線5dを介して接続されている。
上述のようにワイヤ61を用いてガラスインターポーザ5とセラミック基板3との電気的接続を図ることにより、ガラスインターポーザ5に形成する貫通孔の数を減らすことができる。
なお、図13に示すように、ガラスインターポーザ5の下方にガラスコア5gが配置されており、このガラスコア5gから貫通ビアを完全になくすことにより、ガラスインターポーザ5やガラスコア5gを接着剤62等で固定することができる。
ただし、ビアが残る場合は、電気的な接続を行うため、バンプ等で接続することが好ましい。
本実施の形態6のマルチチップモジュール60によれば、ガラスインターポーザ5とセラミック基板3との電気的接続を一部ワイヤ61で行うことにより、ガラスインターポーザ5に形成する貫通孔の数を減らすことができ、マルチチップモジュール60のコストの低減化を図ることができる。
なお、本実施の形態6のマルチチップモジュール60のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1のマルチチップモジュール10のものと同様であるため、その重複説明は省略する。
<実施の形態7>
図14は本発明の実施の形態7の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
図14に示す本実施の形態7のマルチチップモジュール70は、実施の形態1のマルチチップモジュール10と略同様の構造の半導体装置である。
本実施の形態7のマルチチップモジュール70のマルチチップモジュール10との相違点は、プロセッサIC1および光IC2に、冷却用の放熱フィンがそれぞれ独立して取り付けられていることである。
すなわち、マルチチップモジュール70のプロセッサIC1の裏面側に放熱フィン71が取り付けられ、さらに、それぞれの光IC2の裏面側にも放熱フィン72が取り付けられている。放熱フィン71,72は、それぞれ導電性接着剤73等を介して各チップに取り付けられている。
なお、光IC2は熱に弱い性質を有しているため、プロセッサIC1からの熱の伝導を抑える構造が好ましい。実施の形態1のマルチチップモジュール10においては、インターポーザをSiインターポーザ6とガラスインターポーザ5とに分けることで両者の熱伝導性は抑えることができる。
したがって、プロセッサIC1と光IC2の放熱性をさらに高めることを考慮する場合、プロセッサIC1と光IC2とに同一(一体型)の放熱フィンを取り付けると、この放熱フィンから熱伝導が起こってしまう。
そこで、図14に示すように、本実施の形態7のマルチチップモジュール70では、プロセッサIC1と光IC2とに、それぞれ独立した放熱フィン71,72を取り付けることにより、放熱フィン経由の熱伝導を抑えることができ、マルチチップモジュール70の放熱性をさらに高めることができる。
なお、本実施の形態7のマルチチップモジュール70のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1のマルチチップモジュール10のものと同様であるため、その重複説明は省略する。
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。
上記実施の形態1〜7のマルチチップモジュールは、サーバ、ルータ、ネットワーク機器等の情報処理装置に実装する半導体装置として説明したが、上記半導体装置は、小型化ニーズへの対応として、高密度実装が用いられるモバイル機器に適用することも可能である。
1 プロセッサIC(第1半導体チップ)
1a 主面
2 光IC(第2半導体チップ)
3 セラミック基板(配線基板)
3a 上面
3b 下面
3c 内部配線
3d ビア
3e 端子
3f ランド
4,4a,4b,4c,4d バンプ
4e,4f バンプ群
4g バンプ
4h,4i バンプ群
5 ガラスインターポーザ(チップ支持基板、ガラス基板)
5a 上面
5b 下面
5c 貫通ビア(貫通孔内配線)
5d,5e 高速配線
5f 端子
5g ガラスコア
5h 貫通ビア(貫通孔内配線)
5i 端子
5j 開口部
5x,5y ガラスインターポーザ(チップ支持基板、ガラス基板)
6 Siインターポーザ(チップ支持基板、シリコン基板)
6a 上面
6b 下面
6c 貫通ビア(貫通孔内配線)
6d 端子
6e 延在部
7 隙間
8 半田ボール(外部端子)
10 マルチチップモジュール(半導体装置)
11 情報処理装置
12 処理基板
13 スイッチ基板(制御基板)
14 バックプレーン基板
15 光ファイバー(配線部)
16 コネクタ
20,30,40,50,60,70 マルチチップモジュール(半導体装置)
31 メモリチップ(第3半導体チップ)
31a 貫通ビア(貫通孔内配線)
61 ワイヤ(導電性細線)
62 接着剤
71,72 放熱フィン
73 導電性接着剤
80 マルチチップモジュール
81 Siインターポーザ
81a 上面
81b 高速配線

Claims (11)

  1. 機能が異なる複数の半導体チップと、
    前記複数の半導体チップを支持し、それぞれに貫通孔内配線が形成された複数のチップ支持基板と、
    前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板と、
    前記配線基板に設けられた複数の外部端子と、
    を有し、
    前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記複数の半導体チップのうちの1つは、前記シリコン基板と前記ガラス基板とに電気的に接続されている、半導体装置。
  2. 機能が異なる複数の半導体チップと、
    前記複数の半導体チップを支持し、それぞれに貫通孔内配線が形成された複数のチップ支持基板と、
    前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板と、
    前記配線基板に設けられた複数の外部端子と、
    を有し、
    前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記複数の半導体チップのうちの1つは、前記シリコン基板と前記ガラス基板とに電気的に接続された第1半導体チップであり、
    前記シリコン基板は、前記第1半導体チップの中央部に対応して配置され、
    前記シリコン基板の周囲に複数の前記ガラス基板が配置されている、半導体装置。
  3. 請求項に記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップの主面の4つの隅部にはバンプが設けられておらず、
    前記複数の前記ガラス基板は、それぞれ平面サイズが同じである、半導体装置。
  4. 請求項に記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップの前記主面に設けられた複数の前記バンプのうち、前記シリコン基板に接続する最外周のバンプと、このバンプの隣りに設けられ、かつ前記ガラス基板に接続するバンプとの設置ピッチは、前記シリコン基板に接続する複数のバンプの設置ピッチより大きい、半導体装置。
  5. 請求項に記載の半導体装置において、
    前記複数の前記ガラス基板のそれぞれに、前記第1半導体チップとは機能が異なる第2半導体チップが搭載されている、半導体装置。
  6. 機能が異なる複数の半導体チップと、
    前記複数の半導体チップを支持し、それぞれに貫通孔内配線が形成された複数のチップ支持基板と、
    前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板と、
    前記配線基板に設けられた複数の外部端子と、
    を有し、
    前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記複数の半導体チップのうちの1つは、前記シリコン基板と前記ガラス基板とに電気的に接続された第1半導体チップであり、
    前記シリコン基板は、前記第1半導体チップの中央部に対応して配置され、かつ前記第1半導体チップの主面の対向する2辺それぞれから迫り出すように延在した延在部を有し、
    前記ガラス基板は、前記第1半導体チップの前記主面の対向する他の2辺それぞれに対応して前記シリコン基板の周囲に配置されている、半導体装置。
  7. 請求項に記載の半導体装置において、
    前記ガラス基板に前記第1半導体チップとは機能が異なる第2半導体チップが搭載され、
    前記シリコン基板の前記延在部に、前記第1半導体チップおよび前記第2半導体チップとは機能が異なる第3半導体チップが搭載されている、半導体装置。
  8. 機能が異なる複数の半導体チップと、
    前記複数の半導体チップを支持し、それぞれに貫通孔内配線が形成された複数のチップ支持基板と、
    前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板と、
    前記配線基板に設けられた複数の外部端子と、
    を有し、
    前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記ガラス基板と前記配線基板とが、導電性細線によって電気的に接続されている、半導体装置。
  9. 機能が異なる複数の半導体チップと、
    前記複数の半導体チップを支持し、それぞれに貫通孔内配線が形成された複数のチップ支持基板と、
    前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板と、
    前記配線基板に設けられた複数の外部端子と、
    を有し、
    前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記複数の半導体チップのうちの1つは、前記シリコン基板と前記ガラス基板とに電気的に接続された第1半導体チップであり、
    前記シリコン基板は、前記第1半導体チップの中央部に対応して配置され、
    前記シリコン基板の周囲に複数の前記ガラス基板が配置され、
    前記複数の前記ガラス基板のそれぞれに、前記第1半導体チップとは機能が異なる第2半導体チップが搭載され、
    前記第1および前記第2半導体チップに、放熱フィンがそれぞれ独立して取り付けられている、半導体装置。
  10. 機能が異なる複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップを支持する複数のチップ支持基板と、前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板とを備えた半導体装置が、それぞれに搭載された複数の処理基板と、
    前記半導体装置が搭載され、前記複数の処理基板の何れと接続するかを制御する制御基板と、
    前記複数の処理基板のそれぞれと前記制御基板とを接続する複数の配線部と、
    を有し、
    前記半導体装置における前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記複数の半導体チップのうちの1つは、前記シリコン基板と前記ガラス基板とに電気的に接続されている、情報処理装置。
  11. 機能が異なる複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップを支持する複数のチップ支持基板と、前記複数のチップ支持基板を支持する配線基板とを備えた半導体装置が、それぞれに搭載された複数の処理基板と、
    前記半導体装置が搭載され、前記複数の処理基板の何れと接続するかを制御する制御基板と、
    前記複数の処理基板のそれぞれと前記制御基板とを接続する複数の配線部と、
    を有し、
    前記半導体装置における前記複数のチップ支持基板には、シリコンからなるシリコン基板と、ガラスからなるガラス基板とが混在しており、
    前記複数の半導体チップのうちの1つは、前記シリコン基板と前記ガラス基板とに電気的に接続された第1半導体チップであり、
    前記シリコン基板は、前記第1半導体チップの中央部に対応して配置され、
    前記シリコン基板の周囲に複数の前記ガラス基板が配置されている、情報処理装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11145637B2 (en) 2019-03-26 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package including a substrate having two silicon layers formed on each other
WO2023157892A1 (ja) 2022-02-15 2023-08-24 大日本印刷株式会社 半導体パッケージ、半導体パッケージ中間体、再配線層チップ、再配線層チップ中間体、半導体パッケージの製造方法及び半導体パッケージ中間体の製造方法
WO2024225396A1 (ja) 2023-04-25 2024-10-31 大日本印刷株式会社 配線デバイス及び配線デバイスの製造方法並びに再配線層
KR20250136347A (ko) 2023-01-18 2025-09-16 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 배선 기판군 및 그 제조 방법 그리고 배선 기판 및 그 제조 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107960134B (zh) 2015-08-31 2021-01-05 爱信艾达株式会社 半导体装置以及半导体模块
JP2017092094A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 富士通株式会社 電子装置、電子装置の製造方法及び電子機器
EP3644359A1 (en) 2018-10-23 2020-04-29 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Z-axis interconnection with protruding component
US11824009B2 (en) 2018-12-10 2023-11-21 Preferred Networks, Inc. Semiconductor device and data transferring method for semiconductor device
JP7368084B2 (ja) * 2018-12-10 2023-10-24 株式会社Preferred Networks 半導体装置および半導体装置のデータ転送方法
KR102736240B1 (ko) * 2020-02-24 2024-12-02 에스케이하이닉스 주식회사 인터포즈 브리지 및 반도체 다이들을 포함한 스택 모듈들이 스택된 반도체 패키지
US12327797B2 (en) 2020-12-16 2025-06-10 Intel Corporation Microelectronic structures including glass cores
CN115312497A (zh) * 2022-07-20 2022-11-08 南通越亚半导体有限公司 多芯片互连封装结构及其制作方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02116167A (ja) * 1988-10-25 1990-04-27 Nec Corp 半導体装置とその製造方法
JPH11289047A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Hitachi Ltd マルチチップモジュールおよびその製造方法
JP4380130B2 (ja) * 2002-09-13 2009-12-09 ソニー株式会社 半導体装置
US8064224B2 (en) * 2008-03-31 2011-11-22 Intel Corporation Microelectronic package containing silicon patches for high density interconnects, and method of manufacturing same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11145637B2 (en) 2019-03-26 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package including a substrate having two silicon layers formed on each other
US11721679B2 (en) 2019-03-26 2023-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package and method of fabricating the same
US12278222B2 (en) 2019-03-26 2025-04-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor package including sub-interposer substrates
WO2023157892A1 (ja) 2022-02-15 2023-08-24 大日本印刷株式会社 半導体パッケージ、半導体パッケージ中間体、再配線層チップ、再配線層チップ中間体、半導体パッケージの製造方法及び半導体パッケージ中間体の製造方法
KR20250136347A (ko) 2023-01-18 2025-09-16 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 배선 기판군 및 그 제조 방법 그리고 배선 기판 및 그 제조 방법
EP4654257A1 (en) 2023-01-18 2025-11-26 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Wiring board group and method for manufacturing same, and wiring board and method for manufacturing same
WO2024225396A1 (ja) 2023-04-25 2024-10-31 大日本印刷株式会社 配線デバイス及び配線デバイスの製造方法並びに再配線層
KR20260007220A (ko) 2023-04-25 2026-01-13 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 배선 디바이스 및 배선 디바이스의 제조 방법 그리고 재배선층
EP4704148A1 (en) 2023-04-25 2026-03-04 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Wiring device, method for manufacturing wiring device, and rewiring layer

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