模块化芯片结构及芯片系统的制作方法

1.本发明涉及空调设备技术领域，尤其是涉及一种模块化芯片结构及芯片系统。


背景技术：

2.随着半导体技术的不断发展，芯片的封装设计不断向着集成化、小型化的方向发展。但芯片的技术开发和可靠稳定性需要不断的积累和沉淀，每次迭代终端产品，不同配置的平台芯片需要将周边芯片对应重新设计或调整，从而使企业需要投入较大的人力和物力去研究，导致开发周期长，维护工作量大。而芯片若在设计之初能做到迭代化，可以节省终端产品的开发周期和投入。
3.因此，急需提供一种模块化芯片结构及芯片系统，以在一定程度上解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种模块化芯片结构及芯片系统，以在一定程度上优化模块化芯片结构，避免产品迭代需要进一步的优化和调整，导致开发和测试周期长的问题。
5.本发明提供的一种模块化芯片结构，包括基板以及平台芯片组件；所述平台芯片组件包括至少两个主芯片，所述主芯片朝向所述基板的一侧形成有多个第一焊盘，所述基板背离所述主芯片的一侧形成有多个第二焊盘，且所述第二焊盘的数量包括至少两个所述主芯片所包含的所述第一焊盘的功能管脚的数量。
6.其中，所述第一焊盘和所述第二焊盘均由金属材料制成，且所述第二焊盘的截面呈圆形。
7.具体地，多个所述主芯片的封装尺寸相同，所述第一焊盘的尺寸相同。
8.其中，本发明提供的模块化芯片结构，还包括内存芯片，所述内存芯片设置于所述基板背离所述第二焊盘的一侧，且所述内存芯片接近所述主芯片设置，所述内存芯片与所述主芯片互相连通。
9.具体地，本发明提供的模块化芯片结构，还包括第一电源管理芯片和第二电源管理芯片，所述第一电源管理芯片和所述第二电源管理芯片均设置于所述基板背离所述第二焊盘的一侧，且所述第一电源管理芯片和所述第二电源管理芯片围绕所述主芯片设置；所述第一电源管理芯片与所述主芯片线路连接，所述第二电源管理芯片分别与所述内存芯片和所述主芯片相连接。
10.进一步地，所述基板上至少连接一个所述主芯片，所述基板背离所述主芯片的一侧形成有多个退耦电容。
11.其中，多个所述第二焊盘呈阵列式分布或沿所述基板的周向分布或一部分所述第二焊盘呈阵列式分布，另一部分所述第二焊盘围绕呈阵列式的所述第二焊盘的周向分布。
12.具体地，所述第二焊盘的直径为0.6mm，沿所述基板的周向均匀分布的所述第二焊盘中，相邻的所述第二焊盘之间的中心间距为1.27mm，呈矩阵式分布的所述第二焊盘中，相
邻的所述第二焊盘之间的中心间距为1.8mm，呈周向均匀分布的所述第二焊盘与相邻的呈矩阵式分布的所述第二焊盘之间的中心间距为1.27mm。
13.相对于现有技术，本发明提供的模块化芯片结构具有以下优势：
14.本发明提供的模块化芯片结构，包括基板以及平台芯片组件；平台芯片组件包括至少两个主芯片，主芯片朝向基板的一侧形成有多个第一焊盘，基板背离主芯片的一侧形成有多个第二焊盘，且第二焊盘的数量包括至少两个主芯片所包含的第一焊盘的功能管脚的数量。
15.由此分析可知，由于主芯片上的每个第一焊盘均具有对应的功能，且本技术中的平台芯片组件包括有至少两个主芯片，因此，本技术通过使基板背离主芯片的一侧形成有多个第二焊盘，且使第二焊盘的数量至少包含两个主芯片所包含的第一焊盘功能管脚焊盘的数量，从而能够使一块基板具有至少两个主芯片的全部功能，当任意一个主芯片与基板相连接时，仅需将对应功能的第一焊盘和第二焊盘相焊接，并将第二焊盘通过引线与芯片系统中的对应功能接口相连接，即可实现主芯片对应功能的实施。
16.可以理解的是，由于不同种类和配置的主芯片对应具有的功能不同，因此，当更换主芯片时，仅需将所需要使用的第二焊盘进行焊接即可完成对不同主芯片的功能兼容。
17.此外，本发明还提供一种模块化芯片系统，包括底板、封装结构以及上述的模块化芯片结构；所述封装结构将所述模块化芯片结构封装在内，且露出所述模块化芯片结构具有所述第二焊盘的一侧。
18.其中，所述封装结构包括内圈丝印和外圈丝印，所述内圈丝印的其中一角形成有缺口部，所述内圈丝印的内侧，且对应所述缺口部的位置形成有梯形丝印，所述内圈丝印内侧的其他三个角对应的位置形成有三角形丝印。
19.采用封装结构将本技术提供的模块化芯片结构进行封装，并露出第二焊盘，能够实现模块化芯片与底板之间的连接，从而形成整体的芯片系统，当需要更换不同配置的主芯片时，无需改变芯片系统内的其他芯片以及电气结构，仅将主芯片进行替换，并将对应功能的第二焊盘进行焊接即可。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的模块化芯片结构第一视角的结构示意图；
22.图2为本发明实施例提供的模块化芯片结构第二视角的结构示意图；
23.图3为本发明实施例提供的模块化芯片结构的电气连接图；
24.图4为本发明实施例提供的芯片系统中封装结构的示意图。
25.图中：1-基板；101-第二焊盘；102-退耦电容；2-主芯片；3-内存芯片；4-第一电源管理芯片；5-第二电源管理芯片；6-内圈丝印；601-缺口部；7-外圈丝印；8-梯形丝印；9-三角形丝印；10-避让槽。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
29.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
31.为了易于描述，在这里可使用诸如“在
……
之上”、“上部”、“在
……
之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。
32.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
33.由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
34.这里所描述的示例的特征可按照在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本技术的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
35.如图1-图3所示，本发明提供一种模块化芯片结构，包括基板1以及平台芯片组件；平台芯片组件包括至少两个主芯片2，主芯片2朝向基板1的一侧形成有多个第一焊盘，基板1背离主芯片2的一侧形成有多个第二焊盘101，且第二焊盘101的数量包括至少两个主芯片2所包含的第一焊盘的功能管脚的数量。
36.相对于现有技术，本发明提供的模块化芯片结构具有以下优势：
37.本发明提供的模块化芯片结构，由于主芯片2上的每个第一焊盘均具有对应的功能，且本技术中的平台芯片组件包括有至少两个不同型号的主芯片2，因此，本技术通过使基板1背离主芯片2的一侧形成有多个第二焊盘101，且使第二焊盘101的数量至少包含两个主芯片2所包含的第一焊盘的功能管脚的数量，从而能够使一块基板1具有至少两个主芯片2的全部功能，当任意一个主芯片2与基板1相连接时，仅需将对应功能的第一焊盘和第二焊盘101相焊接，并将第二焊盘101通过引线与芯片系统中的对应功能接口相连接，即可实现主芯片2对应功能的实施。
38.可以理解的是，由于不同种类和配置的主芯片2对应具有的功能不同，因此，当更换主芯片2时，仅需将所需要使用的第二焊盘101进行焊接即可完成对不同主芯片2的功能兼容。
39.优选地，本技术中第一焊盘和第二焊盘101均由金属材料制成，且第二焊盘101的截面呈圆形。
40.而为保证替换的主芯片2不会对布置在基板1上的其他芯片及电气结构产生影响，因此，本技术中多个主芯片2的封装尺寸均相同，且第一焊盘的尺寸相同，相应地，主芯片2上的管脚数量相同，管脚定义相互兼容的，焊接时可通过回流焊实现产品主芯片2的迭代升级。
41.如图1所示，本发明提供的模块化芯片结构，还包括内存芯片3，内存芯片3设置于基板1背离第二焊盘101的一侧，且内存芯片3接近主芯片2设置，内存芯片3与主芯片2互相连通。
42.优选地，本技术中的内存芯片3为lpddr4x芯片。
43.如图1所示，本发明提供的模块化芯片结构，还包括第一电源管理芯片4和第二电源管理芯片5，第一电源管理芯片4和第二电源管理芯片5均设置于基板1背离第二焊盘101的一侧，且第一电源管理芯片4和第二电源管理芯片5围绕主芯片2设置；第一电源管理芯片4与主芯片2线路连接，第二电源管理芯片5分别与内存芯片3和主芯片2相连接。
44.本技术中第一电源管理芯片4的输入端和第二电源管理芯片5的输入端上电后按照时序输出不同的电平提供给主芯片2和lpddr4x芯片。第一电源管理芯片4和第二电源管理芯片5均布局在基板1上，且第二电源管理芯片5上电后输出不同的默认固定电平分别同时提供给主芯片2和内存芯片3。
45.第一电源管理芯片4输出两路较大电流的电平网络提供给主芯片2。如图3所示，由于本技术中将第一电源管理芯片4、第二电源管理芯片5、内存芯片3以及主芯片2集成在基板1上，因此，能够使电源网络连接到主芯片2和内存芯片3之间走线很短，从而能够在一定程度上缩小走线阻抗。但由于较细的走线会引起限流并引起局部升温且存在电压跌落，极易引起系统工作不稳定，而线路尺寸较大会提高阻抗，因此，如图2所示，本技术中基板1背离主芯片2的一侧设计预留有多个退耦电容102。
46.通过选择不同的退耦电容102可以改善谐振频率，降低高频阻抗，减小寄生电感回路，从而能够提供更加稳定可靠的电源品质。
47.此处需要补充说明的是，本技术中的退耦电容102位于基板1背离主芯片2的一侧，且靠近主芯片2电源域管脚网络的最近位置。优选地，本技术中多个退耦电容102至少包括电容值为0.1μf、10nf以及100pf的退耦电容102，从而能够分别对应不同的信号频段，滤除不同频率端的高频噪声，对电源网络中的高频噪声具有较好的滤波效果，平滑电源网络电压的波动，同时这些退耦电容102即有较小的esr/esl(等效电阻、等效电感)提供了一个低阻抗的回路，满足电源域的动态响应；退耦电容102的容值和摆放位置均可以改善电源信号完整性，优化电源网络中高频对应的ac目标阻抗值。
48.在一些实施方式中，通过优化布局走线是可以不用在基板1的背面贴片退耦电容102的，已经通过优化布局走线能够改善高频点对应的ac阻抗值，这个在实际仿真中是可以明确通过仿真后的ac阻抗曲线查看到的，但上述两种方式均能满足平台芯片所需的目标阻抗值。
49.可选地，如图4所示，本技术中多个第二焊盘101呈阵列式分布或沿基板1的周向分布或一部分第二焊盘101呈阵列式分布，另一部分第二焊盘101围绕呈阵列式的第二焊盘101的周向分布。
50.优选地，本技术中第二焊盘101为金属裸铜后表面使用沉金处理形成的金属焊盘，焊盘的镀层光泽平整，导电性强，可焊性高，焊盘裸露空气抗氧化性好，使用寿命长。
51.金属化的第二焊盘101经过孔v i a串板后走线连接到主芯片2对应功能引脚的第一焊盘上。
52.可以理解的是，为方便引出走线，因此，本技术中采用在靠近基板1的外围位置形成三排沿基板1的周向均匀分布的第二焊盘101，第二焊盘101的直径均为0.6mm，沿基板1的周向均匀分布的相邻的第二焊盘101之间的中心间距为1.27mm，向内分布的呈矩阵式的第二焊盘101任意相邻第二焊盘101的上下左右的中心间距均为1.8mm，相邻的周向均匀分布的第二焊盘101和矩阵式分布的第二焊盘101之间的中心间距也为1.27mm间距。
53.本实施例中第二焊盘101的之间具有充分的间距，因此，不需要特殊工艺的阶梯钢网，即可满足自动化回流焊的可靠性。
54.此处需要补充说明的是，为保证主芯片2具有的功能引脚能完整的接引出来，如图3所示，本技术提供的接口对应的功能包含了模块化的供电引脚，gnd网络，视频输入输出对应的高速m i p i-cs i和高速m i p i-ds i接口，lvds接口，高速pc i e接口，通用串口uart，sp i接口，emmc存储接口，par-cs i并行视频输入接口，jtag，芯片调试接口，rgm i i千兆网络接口，qsp i接口，i i c接口，can-fd接口，tdm接口，i i s接口以及通用的gp i o接口等，满足了当前绝大部分客户产品设计的接口配置需求，不仅具有4屏输出显示和9路摄像头视频输入，而且具有当前最小芯片模块化尺寸，为潜在产品设计需求不仅预留了丰富的接口，更适合满足整机产品向小型化结构设计的需要。
55.此外，本发明还提供一种模块化芯片系统，包括底板、封装结构以及上述的模块化芯片结构；封装结构将模块化芯片结构封装在内，且露出模块化芯片结构具有第二焊盘101的一侧。
56.采用封装结构将本技术提供的模块化芯片结构进行封装，并露出第二焊盘101，能
够实现模块化芯片与底板之间的连接，从而形成整体的芯片系统，当需要更换不同配置的主芯片2时，无需改变芯片系统内的其他芯片以及电气结构，仅将主芯片2进行替换，并将对应功能的第二焊盘101进行焊接即可。
57.优选地，如图4所示，本技术中的封装结构包括内圈丝印6和外圈丝印7，内圈丝印6的其中一角形成有缺口部601，内圈丝印6的内侧，且对应缺口部601的位置形成有梯形丝印8，内圈丝印6的内侧的其他三个角对应的位置形成有三角形丝印9。
58.可以理解的是，如图4所示，本技术中的内圈丝印6和外圈丝印7为间隔设置，当本技术提供的模块化芯片结构与底板对应位置安装后，在外圈丝印7外围的其他元器件可任意布置，均不会对本技术中的模块化芯片结构产生影响。而为避免模块化芯片与底板之间的安装方向产生错误，本技术中通过使内圈丝印6的一角形成缺口部601，且在对应缺口部601的内圈丝印6的内侧形成梯形丝印8，从而能够与其他三个角的三角形丝印9具有明显区别，从而能够快速获知极性，避免安装方向产生错误的问题。
59.此处需要补充说明的是，由于上述方案中基板1上还形成有退耦电容102，因此，为避免退耦电容102影响基板1与底板之间的连接和安装，还可在底板上对应退耦电容102的区域形成避让槽10，当基板1上具有退耦电容102是，能够避免退耦电容102区域与底板产生干涉，从而能够使模块化芯片结构与底板之间的连接更加平整。
60.此处需要进一步补充说明的是，由于在一些实施方式中无需设置退耦电容102，因此，本技术中的退耦电容102采用贴片式结构，当无需退耦电容102时，底板对应位置则无需形成上述的避让槽10，从而能够方便布线。
61.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。