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手册028：埋入地热的热分配管道
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正面、埋入和背面的比较研究......
摘要 — 由于器件尺寸不断缩小，标准单元变得越来越小，而电源线占据了可用空间的很大一部分。埋入式电源线 (BPR) 和背面电源 (BSP) 越来越受到关注，因为它们能够将标准单元高度从传统正面电源线 (FS-PR) 中的 6 轨分别降低到 5 轨和 4 轨。在本文中，我们从功率、性能和面积 (PPA) 的角度对器件、标准单元和全芯片设计级别的电源线拓扑进行了全面的比较。我们的实验表明，BPR 和 BSP 的纳米片宽度缩放分别使器件栅极电容降低了 26% 和 40%，从而在标准单元级分别将内部功率提高了 33% 和 40% 以上，在全芯片级分别将总功率下降了 24% 和 30% 以上。此外，与 FSPR 相比，BPR 可将布局缩小 7%，而 BSP 甚至可以再缩小 17%。这项研究还证明了 BPR 和 BSP 拓扑中背面供电网络 (BS-PDN) 在 IR 压降方面的优势。
背面埋入金属层技术的发展...
摘要 本研究开发了用于三维集成电路 (3D-IC) 的背面埋入金属 (BBM) 层技术。该技术在每个芯片背面的大片空白区域引入用于全局电源布线的 BBM 层，并与芯片正面布线并联。电源 (V DD ) 和地 (V SS ) 线的电阻因此而降低。此外，由于 BBM 结构埋入 Si 衬底中并具有金属-绝缘体-硅结构，因此可充当去耦电容。因此，引入 BBM 层可以降低电源传输网络的阻抗。3D-IC 的 BBM 层制造工艺简单，并且与后通孔硅通孔 (TSV) 工艺兼容。利用该工艺可以在 CMOS 芯片（厚度：43 µm）背面埋入由电镀 Cu（厚度：约 10 µm）组成的 BBM 层，并通过直径 9 µm 的 TSV 将 BBM 与芯片正面布线相连。 关键词 三维集成电路（3D-IC），背面埋入金属（BBM）层，硅通孔（TSV），供电网络 I. 引言 采用硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D-IC）技术[1]–[5]是生产先进、高速、紧凑和高功能电子系统的有效方法。然而，堆叠多个芯片会导致电路设计的电源完整性问题。例如，由于可用于电源和地线的 TSV 数量有限，3D-IC 中的 IR 压降会增加。此外，在 3D-IC 中同时切换堆叠芯片时，会产生很大的同时切换噪声（di/dt 噪声）。这种同步开关噪声会在电源输送网络 (PDN) 中产生不可预测的电压变化，从而导致系统故障。为了解决这一电源完整性问题，不仅必须在电路板/中介层级降低 PDN 的阻抗，还必须在芯片级降低 PDN 的阻抗，并提高电源输送的可靠性。先前的研究提出了一些降低芯片级 PDN 阻抗的方法。第一种方法是加宽电源线/地线。这种方法非常简单，但由于线路资源有限，难以应用。