可配置微控制器芯片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可配置微控制器芯片的制備方法，通過將不同類型的功能模塊分別設置在不同的芯片中，并通過硅基板實現不同芯片之間的連接激活，從而使得用戶可以自行選擇需要的功能模塊并進行激活，與將所有功能模塊設置在一塊芯片上的系統(tǒng)級芯片相比，本發(fā)明方法具有靈活多變、節(jié)省材料和成本、數據傳輸能力好等優(yōu)點。
【專利說明】可配置微控制器芯片的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件領域，尤其涉及一種可配置微控制器芯片的制備方法。
【背景技術】
[0002]對于傳統(tǒng)的系統(tǒng)級芯片(SOC)設計來說有兩種方式，一種是由設計公司根據市場上客戶的需求設計出針對不同客戶所需要的產品。圖1和圖2中分別繪示了兩種芯片的內部結構，如圖1所示，該芯片中包括微控制器101、用于存放程序數據和微控制器處理的臨時數據的存儲器102、數/模轉換器103、藍牙104;如圖2所示，該芯片中包括微控制器201、用于存放程序數據和微控制器處理的臨時數據的存儲器202、模/數轉換器203、藍牙204。這兩種芯片分別供應不同的客戶，由于每個客戶的要求都不相同，因此，這就使得設計公司不得不設計不同種類的系統(tǒng)級芯片以滿足不同的用戶，而設計公司設計的每款系統(tǒng)級芯片不一定都賣完，所以就會產生產品過剩的問題。
[0003]另一種方式是設計公司把客戶常用的外設都集中在一顆芯片上，如圖3所示，該芯片中包含微控制器301、用于存放程序數據和微控制器處理的臨時數據的存儲器302、模/數轉換器303、藍牙304、數/模轉換器305。設計公司會根據客戶的要求來激活客戶需要使用的外設功能，從而使得一款芯片可以滿足不同客戶需求，這種系統(tǒng)級芯片被稱為可編程系統(tǒng)級芯片?？删幊滔到y(tǒng)級芯片雖然可以滿足不同的客戶需求，因此無須擔心出現像產品過剩等問題，但是，由于該可編程系統(tǒng)級芯片是把客戶經常使用的外設都集中到了一起，所以不可避免的會導致芯片面積的增大，從而使得每顆芯片的成本也隨之變大。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種可配置微控制器芯片的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案為:
[0006]—種可配置微控制器芯片的制備方法,其中，包括:
[0007]步驟S1:提供多個內部設置有功能模塊的芯片和一可進行連線配置的硅基板；
[0008]步驟S2:對所述硅基板中的連線進行配置；
[0009]步驟S3:選擇需要的所述芯片與所述硅基板進行連接，并通過所述硅基板中的連線實現該芯片的功能激活。
[0010]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，所述功能模塊中至少包含微控制器和存儲器。
[0011]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，每個所述芯片中均設置有一電源，且每個芯片中的電源與可配置的所述功能模塊可以不相連。
[0012]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，每個所述芯片的表面均設置有焊點，且每個所述芯片內的功能模塊的可配置信號線連接至其所在的芯片的焊點上。
[0013]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，同一所述芯片中的不同功能模塊的實現工藝相同。[0014]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，所述功能模塊包括能夠隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的一類功能模塊和不能隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的二類功能模塊，且所述一類功能模塊和所述二類功能模塊分別設置于不同的所述芯片中。
[0015]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，所述一類功能模塊為數字邏輯單元，所述二類功能模塊為模擬單元或數字單元。
[0016]所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其中，每個所述可配置的功能模塊均設置有一組輸出端和一組輸入端，該輸出端和輸入端分別連接至該功能模塊所在的芯片的兩組不同的焊點上，并通過所述硅基板進行數據信號的輸出和輸入。
[0017]所述的可配置微控制器芯片的制備方法,其中，所述娃基板設置于一襯底的表面，所述襯底中開設有通孔，所述輸出端和所述輸入端通過所述通孔被引出至一封裝層中。
[0018]上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果:
[0019]本發(fā)明通過將不同類型的功能模塊分別設置在不同的芯片中，并通過硅基板實現不同芯片之間的連接激活，從而使得用戶可以自行選擇需要的功能模塊并進行激活，與將所有功能模塊設置在一塊芯片上的系統(tǒng)級芯片相比，本發(fā)明方法具有靈活多變、節(jié)省材料和成本、數據傳輸能力好等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構成對本發(fā)明范圍的限制。
[0021]圖1?3是現有技術中的芯片內部結構示意圖；
[0022]圖4?7是本發(fā)明方法實施例中芯片的結構示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明方法實施例中單顆芯片中的功能模塊接口和芯片焊點之間的連接結構示意圖；
[0024]圖9是本發(fā)明方法實施例中芯片與硅基板進行連接的結構示意圖；
[0025]圖10?11是本發(fā)明方法實施例中不同芯片中不同功能模塊之間的連接結構示意圖；
[0026]圖12是應用本發(fā)明方法實施例進行生產的步驟流程示意圖；
[0027]圖13是本發(fā)明方法實施例中的芯片進行封裝后的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明提供一種可配置微控制器芯片的制備方法，通過原本設置于同一塊芯片上的多個功能模塊進行重新分類和安排，從而使得不同的功能模塊被設置于不同的芯片中，并通過硅基板實現這些芯片的輸入和輸出，以激活不同的功能模塊。
[0029]本發(fā)明的方法主要包括:
[0030]步驟S1:提供多個內部設置有功能模塊的芯片和一可進行連線配置的硅基板；
[0031]步驟S2:對硅基板中的連線進行配置；
[0032]步驟S3:選擇需要的芯片與硅基板進行連接，并通過硅基板中的連線實現該芯片的功能激活。[0033]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明方法進行詳細說明。
[0034]首先，提供多個內部設置有功能模塊的芯片和一可進行連線配置的硅基板。其中，如圖4所示，該設置有功能模塊的芯片中的功能模塊可以包括微控制器401，該微控制器可根據生產需要選擇單核或多核，還包括用來存放程序數據和微控制器處理的臨時數據的存儲器402，還包括其他具有不同功能的功能模塊(P1，P2，P3，……，PN)，其中，Pl可以是SPI接口，P2可以是GP1接口等。對于Pl到PN之間的任意模塊PI(1 ( I≤N)，其可以有不同的類型組成，如圖5所示，其中P1.1，P1.2，……，P1.n(n≤I)是屬于同種外設模塊的不同類型，例如，PI模塊代表模/數轉換器，則P1.1則表示模/數轉換器有積分型模/數轉換器，P1.2表示逐次逼近型模/數轉換器，P1.3表示并行比較型模/數轉換器等多種類型。對于任何一個類型的外設功能模塊P1.m(0 <m< n+1)而言，也可配置x(x > O)個在可配置微控制器芯片內，例如可以根據具體的需求使用不同的數量，比如將模/數轉換器中的積分型模/數轉換器P1.1分為P1.1_1、P1.1_2、P1.1_3 ;將逐次逼近型模/數轉換器P1.2分為P1.2_1、P1.2_2。作為本發(fā)明的一個可選實施方式，也可根據具體的需要把芯片中面積能夠隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的數字邏輯單元做在一顆芯片上，而把面積不能隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的模擬單元或數字單元做在另外一顆芯片上。作為本發(fā)明的另一個可選實施方式，還可以把相同工藝可實現的模塊做在一顆芯片中，或者把一些外設功能模塊放在不同的芯片中。如圖6所示，圖中所繪示的芯片I包含了能夠隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的功能模塊，比如有微控制器(使用多核的微控制器時，該微控制器可以放在不同的芯片中)，存儲器601 (靜態(tài)隨機存儲器)等；芯片2中包含了不能隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的功能模塊，比如有存儲器602 (Flash存儲器)，SPI管腳接口 (Pl)，GP1管腳接口 (P2)等；芯片3中包含了需要用高壓工藝實現的模擬模塊，比如有放大器P3，穩(wěn)壓器P4等；芯片4中包含了需要用低壓工藝實現的功能模塊，比如有模/數轉換器P5，數/模轉換器P6等。每顆芯片中相同功能的外設功能模塊或相同功能不同類型的外設功能模塊也僅僅局限于一個，如圖7所示，芯片2中有多 個GP1管腳接口，分別為GP1l (P2_l)，GP102 (P2_2)，GP103 (P2_3)等;芯片4中模/數轉換器包含多種類型，如有積分型模/數轉換器P5.1，逐次逼近型模/數轉換器P5.2和并行比較型模/數轉換器P5.3等等。
[0035]在上述的所有的實施方式中所提到的所有功能模塊及外設功能模塊的內部連線均已經預設好，在需要使用不同的功能時，只需配置模塊與模塊以及芯片與芯片之間的連線即可，而各個芯片中的功能模塊以及芯片的輸入輸出口均連接至芯片的焊點上，如圖8所示，圖8中繪示了單顆芯片中的功能模塊接口和芯片焊點801之間的連接。
[0036]然后，對硅基板中的連線進行配置，并選擇需要的芯片與硅基板進行連接，且通過硅基板中的連線實現芯片的功能激活。具體的，如圖9所示，將需要的芯片倒置在硅基板上，然后根據需求，配置硅基板中芯片及功能模塊間焊點的連線，從而實現所需的芯片功倉泛。
[0037]在本發(fā)明提出的可配置微控制器芯片的制備方法中，通過改變焊點與焊點之間的連接關系，可以使芯片體現出不同的功能。芯片功能的體現在于其內部的某些功能模塊是否被激活，這在硅基板中表現為功能模塊的輸入輸出口及電源線的連接關系更改，如圖10所示，芯片I中的功能模塊1001的電源來自芯片I中的電源模塊，功能模塊I的輸入來自于芯片2中的功能模塊1003，而功能模塊1001的輸出需要驅動芯片2中的功能模塊1002。當需要激活功能模塊1001時，只需要把功能模塊1001的電源接口 1021和電源模塊接口1011在硅基板中做連線，這樣就實現了功能模塊1001的激活。不需要激活功能模塊1001時，需要對功能模塊1001，功能模塊1002和功能模塊1003的接口重新配置，如圖11所示，把功能模塊1101的電源線，即功能模塊1101的電源接口 1121和芯片I中的電源模塊接口1111在基板中的連線保持斷開狀態(tài)，同時把功能模塊1101和功能模塊1102，以及功能模塊1103在基板中的連線也保持斷開狀態(tài)。因為功能模塊1101的輸出驅動的是功能模塊1102的輸入，所以當保持功能模塊1101和功能模塊1102在硅基板中的連線斷開狀態(tài)時，要對功能模塊1102中和功能模塊1101連接的輸入口 1112做處理，把該輸入口 1112在硅基板中連接到芯片2中的電源上或接地,或者連接到芯片2中的tie high單元接口或tie low單元接口上，即對該輸入口 1112輸入高電平或者低電平，以避免輸入口 1112懸空。
[0038]通過上述實施例可以實現根據實際需要靈活變換芯片功能的作用，在硅基板上配置芯片及模塊之間連線的目的是可以大大降低成本。傳統(tǒng)的系統(tǒng)級芯片和可編程系統(tǒng)級芯片中內部的模塊與模塊之間的走線大多采用較小的金屬層和頂層金屬。而在所有的工藝中，較小的金屬層代表更高的價格，頂層金屬價錢最低，芯片中使用的金屬層越多，成本也就越大，這就是傳統(tǒng)的系統(tǒng)級芯片和可編程系統(tǒng)級芯片成本高的原因之一。通過本發(fā)明的上述實施例，可配置微控制器芯片內可配置芯片及可配置模塊之間的走線都是在硅基板上用金屬實現的，由于硅基板上的金屬造價最低，因而采用硅基板上的金屬走線可以大大降低芯片的成本。
[0039]作為本發(fā)明方法的一個應用，如圖12所示，當設計公司收到客戶提出的芯片類型后，設計公司按照客戶的要求僅僅只需把生產好的包含微控制器和存儲器的芯片，以及包含所有客戶最常用的外設功能模塊的芯片，通過在硅基板上按照客戶的需求配置某些外設功能模塊及芯片之間的連線即可，該生產過程僅需大約一周時間，當芯片完成后，客戶根據產品的效果及成本綜合考慮后，可選擇性地要求設計公司按照傳統(tǒng)的設計生產功能單一的系統(tǒng)級芯片，或者直接采用當前設計好的可配置控制器芯片，該過程也只需一周左右的時間，相較傳統(tǒng)芯片半年以上的生產過程，本發(fā)明提出的方法大大降低了最終產品的生產周期。
[0040]本發(fā)明方法中的芯片上的引腳可以通過硅基板直接輸出，或者如圖13所示，在硅基板上的襯底中用娃通孔技術把輸入輸出口引到封裝層，在封裝層輸入輸出。
【權利要求】
1.一種可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，包括: 步驟S1:提供多個內部設置有功能模塊的芯片和一可進行連線配置的硅基板； 步驟S2:對所述硅基板中的連線進行配置； 步驟S3:選擇需要的所述芯片與所述硅基板進行連接，并通過所述硅基板中的連線實現該芯片的功能激活。
2.如權利要求1所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，所述功能模塊中至少包含微控制器和存儲器。
3.如權利要求1所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，每個所述芯片中均設置有一電源，且每個芯片中的電源與可配置的所述功能模塊可以不相連。
4.如權利要求1所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，每個所述芯片的表面均設置有焊點，且每個所述芯片內的功能模塊的可配置信號線連接至其所在的芯片的焊點上。
5.如權利要求1所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，同一所述芯片中的不同功能模塊的實現工藝相同。
6.如權利要求1所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，所述功能模塊包括能夠隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的一類功能模塊和不能隨著集成電路工藝尺寸不斷縮小而等比例縮小的二類功能模塊，且所述一類功能模塊和所述二類功能模塊分別設置于不同的所述芯片中。
7.如權利要求6所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，所述一類功能模塊為數字邏輯單元，所述二類功能模塊為模擬單元或數字單元。
8.如權利要求4所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，每個所述可配置的功能模塊均設置有一組輸出端和一組輸入端，該輸出端和輸入端分別連接至該功能模塊所在的芯片的兩組不同的焊點上，并通過所述硅基板進行數據信號的輸出和輸入。
9.如權利要求8所述的可配置微控制器芯片的制備方法，其特征在于，所述硅基板設置于一襯底的表面，所述襯底中開設有通孔，所述輸出端和所述輸入端通過所述通孔被引出至一封裝層中。
【文檔編號】H01L21/77GK104037128SQ201410261433
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權日:2014年6月12日
【發(fā)明者】景蔚亮, 陳邦明 申請人:上海新儲集成電路有限公司