本發明專利技術公開了一種針對晶上系統的對準裝置，包括晶上處理器，晶上處理器包括硅基板和芯粒陣列，芯粒陣列包括內部芯粒和外圍Dummy芯粒，硅基板背面刻蝕內部焊盤、對準焊盤和測試焊盤；晶圓連接器包括校對孔和彈性連接器，校對孔對準對準焊盤以核準晶圓連接器的位置，彈性連接器連接內部焊盤和測試焊盤；和供電PCB底板，包括測試連線、測試點和定位孔，用定位孔核準供電PCB底板的位置，當加強筋加壓供電PCB底板時通過檢測測試點的阻抗以確定彈性連接器是否對準和檢測翹曲度，通過測試點還能夠檢測外圍Dummy芯粒是否相連。該對準裝置能夠較為方便的檢測對準和翹曲程度，本發明專利技術還公開了一種針對晶上系統的對準方法。開了一種針對晶上系統的對準方法。開了一種針對晶上系統的對準方法。
【技術實現步驟摘要】
一種針對晶上系統的對準方法及裝置
[0001]本專利技術屬于集成電路
，具體涉及一種針對晶上系統的對準方法及裝置。
技術介紹
[0002]隨著深度學習、大規模數據交換等領域對處理器算力需求的不斷提升，單一處理器已經無法滿足所有用于大規模數據處理的場景。于是，晶上系統以極高的互聯帶寬和功率密度等優勢被提出，通過將多個同構或異構的處理器芯粒集成在一塊大尺寸晶圓或類似的高速介質上，由介質內的高速總線將各個芯粒彼此互聯，進而實現一個超大規模的處理器集群。
[0003]目前，為了最大化單系統算力，晶上系統通常采用12寸硅基板作為襯底，其背面用于與供電單元及對外高速通信器件連接的PAD總數量一般達10萬個以上，PAD的直徑和間距通常為幾百微米，如此大面積高密度的PAD需要與負責供電及對外通信的PCB板通過特殊的高密度晶圓連接器對接。因此，對于晶上系統，大尺寸硅基板、高密度晶圓連接器、供電PCB底板之間的對準和穩定連接尤為關鍵，一旦某些PAD或連接器引腳不能與其相對應的觸點相連接，會導致晶上系統中的處理器芯粒無法正常工作，甚至某些芯粒的部分電源與地bump之間短路而導致其對應的整個供電單元故障。
[0004]晶上系統中的12寸硅基板內部包含大量的硅通孔技術（TSV，Through Silicon Via），其深寬比的限制使TSV的深度無法貫穿標準12寸硅基板700um左右的厚度，所以需要將硅基板減薄至100um左右再鍵合所有芯粒，這導致整個硅基板韌性大幅度降低，具有更強的易碎性和易翹曲性。因此，無法在硅基板上打定位孔、固定孔或施加太大的應力，以免硅基板翹曲或破碎。
[0005]目前，市面上現存的硅基板對準及互連方案都是針對小尺寸硅基板，翹曲度較小。裝配時，將與處理器芯粒鍵合后的小尺寸硅基板直接與小尺寸IC載板使用標準的機臺通過回流焊的方式連接。而針對大尺寸超薄硅基板的對準及其產生的影響評估，并沒有成熟的方案。
[0006]因此，對于晶上系統，需要一種高精密的對準及測試方案，完成由12寸超薄硅基板為襯底的晶上處理器、高密度晶圓連接器、大尺寸供電PCB底板之間的對準、固定及連接良率測試。
技術實現思路
[0007]本專利技術提供了一種針對晶上系統的對準裝置，該對準裝置能夠較為方便的檢測芯粒對準，以及硅基板和供電PCB底部的翹曲程度。
[0008]本專利技術具體實施例提供的一種針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，包括：基座，所述基座上設置安裝凹槽；晶上處理器，包括硅基板和鍵合在硅基板正面的芯粒陣列，芯粒陣列遠離硅基板正面的一面與安裝凹槽表面貼合，芯粒陣列包括內部芯粒和外圍Dummy芯粒，內部芯粒包括
KGD芯?；蛘哂蒏GD芯粒和內部Dummy芯粒組成，硅基板背面刻蝕有與內部芯粒連接的內部焊盤，以及與外圍Dummy芯粒分別連接的對準焊盤和測試焊盤；晶圓連接器，包括校對孔和彈性連接器，校對孔對準所述對準焊盤以核準晶圓連接器的位置，彈性連接器分別連接內部焊盤和測試焊盤；和供電PCB底板，包括測試連線、測試點和定位孔，定位孔與校對孔對接以核準供電PCB底板的位置，通測試連線將測試點與彈性連接器連接，當加強筋加壓供電PCB底板時通過檢測測試點的阻抗以確定彈性連接器分別與對應的內部焊盤和測試連線是否對準，以及檢測供電PCB底板和硅基板的翹曲度，通過測試點還能夠檢測外圍Dummy芯粒內部的金屬線是否相連。
[0009]進一步的，將每個外圍Dummy芯粒內部的金屬線與硅基板的金屬線連接，使得外圍Dummy芯粒相互串聯以構建菊花鏈，外圍Dummy芯粒包括測試芯粒，菊花鏈的兩端分別位于對應的測試芯粒，將測試芯粒內的菊花鏈的每個端分別與對應的測試焊盤的金屬線連接，然后通過對應的彈性連接器將菊花鏈的兩端引出至測試點，通過測試點測量菊花鏈是否導通以判斷外圍Dummy芯粒是否相連。
[0010]進一步的，所述外圍Dummy芯粒還包括粗對準芯粒和精細對準芯粒，所述對準焊盤包括粗對準焊盤和精細對準焊盤；所述粗對準芯粒與粗對準焊盤連接，且位于粗對準焊盤的投影位置；所述精細對準芯粒與精細對準焊盤連接，且位于精細對準焊盤的投影位置；所述硅基板為正方形或類正方形的多邊形，粗對準芯粒位于硅基板的角位置，精細對準芯粒位于硅基板的每條邊上；通過校對孔或定位孔先對準粗對準焊盤，然后對準精細對準焊盤，以分別確定晶圓連接器和PCB底板的位置。
[0011]進一步的，在安裝凹槽表面，且與粗對準芯粒對應貼合的位置設置點膠凹槽，在點膠凹槽內部放置熱熔膠，用于固定晶上處理器。
[0012]進一步的，在基座內部設置加熱腔，加熱腔位于點膠凹槽的下方，通過在加熱腔上加熱使得熱熔膠融合從而使得晶上處理器脫離基座。
[0013]進一步的，在基座內部，且芯粒陣列下方設置水冷流道，通過水冷流道內流動的液體對芯粒陣列進行散熱。
[0014]進一步的，所述測試點包括輸出IO測試點和菊花鏈測試點；其中，通過測試連接線將IO測試點與連接內部焊盤的彈性連接器相連，從而能夠通過測量IO測試點的阻抗以確定彈性連接器分別與對應的內部焊盤和測試連線是否對準，以及檢測供電PCB底板和硅基板的翹曲度；通過測量連接線將菊花鏈測試點與連接測試焊盤的彈性連接器連接，通過菊花鏈測試點能夠檢測外圍Dummy芯粒是否相連。
[0015]進一步的，所述硅基板的正面包括密集型焊盤，通過密集型焊盤與芯粒陣列鍵合；所述硅基板的背面采用全局曝光的方式得到內部焊盤、對準焊盤和測試焊盤，內部焊盤包括供電與外信號連接焊盤，KGD芯粒與供電與外信號連接焊盤相連，且供電與外信號連接焊盤位于KGD芯粒的投影位置；所述硅基板的內部包括金屬線，通過硅基板的金屬線將外圍Dummy芯粒相互連接
形成菊花鏈，將內部芯粒與內部焊盤連接，以及將外圍Dummy芯粒分別與對準焊盤和測試焊盤連接。
[0016]進一步的，還包括供電單元，供電單元與供電PCB底板的測試點連接，通過測試點將供電單元與KGD芯粒連接。
[0017]本專利技術還提供了一種針對晶上系統的對準方法，包括：S1、獲得在正面和背面均具有焊盤，且正面和背面的焊盤通過內部金屬線連接的硅基板，將芯粒陣列鍵合在硅基板的正面焊盤上，硅基板背面的焊盤包括內部焊盤、對準焊盤和測試焊盤，通過檢測內部焊盤、對準焊盤和測試焊盤的電阻值以確定芯粒陣列已鍵合至硅基板上，如果芯粒陣列的內部芯粒均為KGD芯粒則得到晶上處理單元，如果芯粒陣列的內部芯粒包括KGD芯粒和內部Dummy芯粒則得到晶上測試單元；S2、獲得具有安裝凹槽的基座，在安裝凹槽的表面，且與粗對準芯粒對應的位置銑出點膠凹槽，在基座遠離安裝凹槽的一面銑出水冷流道和加熱腔，所述水冷流道位于芯粒陣列下發，所述加熱腔位于點膠凹槽下發，向點膠凹槽加入熱熔膠；S3、將晶上測試單元放入安裝凹槽，芯粒陣列中遠離硅基板正面的一面與安裝凹槽表面貼合，通過熱溶膠將晶上測試單元固定在安裝凹槽內；S4、獲得晶圓連接器，通過光源和精密對準鏡頭透過校對孔對準硅基板背面的對準焊盤，然后下壓晶圓連接器，使得彈性連接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，包括：基座，所述基座上設置安裝凹槽；晶上處理器，包括硅基板和鍵合在硅基板正面的芯粒陣列，芯粒陣列遠離硅基板正面的一面與安裝凹槽表面貼合，芯粒陣列包括內部芯粒和外圍Dummy芯粒，內部芯粒包括KGD芯?；蛘哂蒏GD芯粒和內部Dummy芯粒組成，硅基板背面刻蝕有與內部芯粒連接的內部焊盤，以及與外圍Dummy芯粒分別連接的對準焊盤和測試焊盤；晶圓連接器，包括校對孔和彈性連接器，校對孔對準所述對準焊盤以核準晶圓連接器的位置，彈性連接器分別連接內部焊盤和測試焊盤；和供電PCB底板，包括測試連線、測試點和定位孔，定位孔與校對孔對接以核準供電PCB底板的位置，通測試連線將測試點與彈性連接器連接，當加強筋加壓供電PCB底板時通過檢測測試點的阻抗以確定彈性連接器分別與對應的內部焊盤和測試連線是否對準，以及檢測供電PCB底板和硅基板的翹曲度，通過測試點還能夠檢測外圍Dummy芯粒內部的金屬線是否相連。2.根據權利要求1所述的針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，將每個外圍Dummy芯粒內部的金屬線與硅基板的金屬線連接，使得外圍Dummy芯粒相互串聯以構建菊花鏈，外圍Dummy芯粒包括測試芯粒，菊花鏈的兩端分別位于對應的測試芯粒，將測試芯粒內的菊花鏈的每個端分別與對應的測試焊盤的金屬線連接，然后通過對應的彈性連接器將菊花鏈的兩端引出至測試點，通過測試點測量菊花鏈是否導通以判斷外圍Dummy芯粒是否相連。3.根據權利要求1所述的針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，所述外圍Dummy芯粒還包括粗對準芯粒和精細對準芯粒，所述對準焊盤包括粗對準焊盤和精細對準焊盤；所述粗對準芯粒與粗對準焊盤連接，且位于粗對準焊盤的投影位置；所述精細對準芯粒與精細對準焊盤連接，且位于精細對準焊盤的投影位置；所述硅基板為正方形或類正方形的多邊形，粗對準芯粒位于硅基板的角位置，精細對準芯粒位于硅基板的每條邊上；通過校對孔或定位孔先對準粗對準焊盤，然后對準精細對準焊盤，以分別確定晶圓連接器和PCB底板的位置。4.根據權利要求3所述的針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，在安裝凹槽表面，且與粗對準芯粒對應貼合的位置設置點膠凹槽，在點膠凹槽內部放置熱熔膠，用于固定晶上處理器。5.根據權利要求4所述的針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，在基座內部設置加熱腔，加熱腔位于點膠凹槽的下方，通過在加熱腔上加熱使得熱熔膠融合從而使得晶上處理器脫離基座。6.根據權利要求1所述的針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，在基座內部，且芯粒陣列下方設置水冷流道，通過水冷流道內流動的液體對芯粒陣列進行散熱。7.根據權利要求1所述的針對晶上系統的對準裝置，其特征在于，所述測試點包括輸出IO測試點和菊花鏈測試點；其中，通過測試連接線將IO測試點與連接內部焊盤的彈性連接器相連，從而能夠通過測量IO...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張坤，鄧慶文，霍婷婷，胡守雷，
申請(專利權)人：之江實驗室，
類型：發明
國別省市：
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