本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年07月08日、申請(qǐng)?zhí)枮?01010226532.9、名稱為“用于使用近場(chǎng)耦合的堆疊設(shè)備配置的高速無(wú)線串行通信鏈路”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本申請(qǐng)涉及存儲(chǔ)器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前需求高密度存儲(chǔ)器的情況下，晶片堆疊技術(shù)是獲得所需求密度的一種解決方案。然而，晶片堆疊將許多設(shè)備并行放置，這產(chǎn)生了容性負(fù)載效應(yīng)，容性負(fù)載效應(yīng)不利地降低了總線帶寬并限制了可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路來(lái)傳遞的數(shù)據(jù)的數(shù)量。需要一種切實(shí)可行的解決方案，來(lái)在不因負(fù)載而降低總線上的最大允許數(shù)據(jù)速率的情況下提供高的密度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)晶片堆疊易產(chǎn)生容性負(fù)載效應(yīng)而不利地降低了總線帶寬并限制了可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路來(lái)傳遞的數(shù)據(jù)的數(shù)量的缺陷，本發(fā)明特提供一種容置多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器模塊，該存儲(chǔ)器模塊包括：存儲(chǔ)控制器，該存儲(chǔ)控制器具有環(huán)形天線以傳送空中數(shù)據(jù)；以及第一存儲(chǔ)器設(shè)備和第二存儲(chǔ)器設(shè)備，每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備都具有耦合到所述環(huán)形天線的近場(chǎng)接口，以接收來(lái)自所述存儲(chǔ)控制器的空中數(shù)據(jù)。

此外，本發(fā)明還提供一種堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備，該堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備包括：第一存儲(chǔ)器設(shè)備，該第一存儲(chǔ)器設(shè)備具有耦合到環(huán)形天線的近場(chǎng)接口；以及第二存儲(chǔ)器設(shè)備，該第二存儲(chǔ)器設(shè)備具有耦合到環(huán)形天線的近場(chǎng)接口，以接收來(lái)自所述第一存儲(chǔ)器設(shè)備的無(wú)線通信。

此外，本發(fā)明另提供一種存儲(chǔ)器模塊，該存儲(chǔ)器模塊包括：存儲(chǔ)控制器，該存儲(chǔ)控制器具有環(huán)形天線以傳送空中數(shù)據(jù)；以及位于存儲(chǔ)器設(shè)備的第一堆疊中的開關(guān)設(shè)備，用于單獨(dú)地選擇所述第一堆疊中的一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備來(lái)接收來(lái)自所述存儲(chǔ)控制器的空中數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供的存儲(chǔ)器模塊以及堆疊的存儲(chǔ)器設(shè)備通過(guò)單獨(dú)地或組合地使用允許使用近場(chǎng)耦合來(lái)在分布式存儲(chǔ)器系統(tǒng)中可靠地傳遞數(shù)據(jù)的特征，來(lái)允許增加的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)效率。

附圖說(shuō)明

在本說(shuō)明書的結(jié)論部分特別指出并清楚地要求了本發(fā)明的主旨。然而，關(guān)于操作的組織和方法以及本發(fā)明的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)可在參閱附圖時(shí)通過(guò)參考以下詳細(xì)描述而得到最好的理解，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的能夠使存儲(chǔ)控制器以及多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備被配置為在分布式子系統(tǒng)中進(jìn)行通信的結(jié)構(gòu)；

圖2示出了具有嵌入存儲(chǔ)器陣列的通用控制引擎的存儲(chǔ)器設(shè)備，該存儲(chǔ)器設(shè)備耦合到近場(chǎng)環(huán)形天線以傳遞無(wú)線信號(hào)；

圖3描述了在分布式子系統(tǒng)中的設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)的、可以是硬連接以及空中數(shù)據(jù)鏈路的信號(hào)；

圖4示出了設(shè)置于每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備中的、產(chǎn)生近場(chǎng)磁耦合的線圈；

圖5示出了多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備，在同一封裝中，一具有環(huán)形天線的存儲(chǔ)器設(shè)備堆疊于另一具有環(huán)形天線的存儲(chǔ)器設(shè)備上面；

圖6示出了使用近場(chǎng)磁耦合來(lái)進(jìn)行通信的多個(gè)晶片堆疊模塊，該多個(gè)晶片堆疊模塊被互連以形成層疊封裝；以及

圖7示出了為存儲(chǔ)器設(shè)備提供無(wú)線接口的嵌入式時(shí)鐘串行串行器/解串器(serdes)。

應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，為了闡述的簡(jiǎn)單和清晰，圖中示出的元件沒有必要按比例繪出。例如，清楚起見，一些元件的尺寸可以相對(duì)于其它元件而被夸大。此外，在認(rèn)為合適的情況中，將附圖標(biāo)記在各圖之間重復(fù)以指示相應(yīng)或相似的元件。

具體實(shí)施方式

在下面的詳細(xì)描述中，闡述了各種具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它情況中，沒有詳細(xì)描述公知的方法、過(guò)程、部件以及電路，以便不模糊本發(fā)明。

術(shù)語(yǔ)“耦合”(coupled)和“連接”(connected)連同它們的派生詞的使用并不意于作為彼此的同義詞。相反地，在特定的實(shí)施方式中，“連接”可被用于表明兩個(gè)或更多的元件互相直接物理地接觸或者電接觸?！榜詈稀笨捎糜诒砻鲀蓚€(gè)或更多的元件互相直接或間接地(它們之間有其他中間元件)物理地接觸或者電接觸，和/或這兩個(gè)或更多的元件相互合作或者相互作用(例如，在因果關(guān)系中)。

圖1所示的實(shí)施方式示出了能夠使存儲(chǔ)控制器和多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102被配置為在分布式子系統(tǒng)10中進(jìn)行通信的結(jié)構(gòu)。為了促成大量設(shè)備之間的通信，分布式子系統(tǒng)10中的每個(gè)設(shè)備都被分配了自己的地址。這使得每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102都能夠向子系統(tǒng)中的其它設(shè)備路由消息。雖然該圖示出的存儲(chǔ)器設(shè)備為3×3陣列，但是分布式子系統(tǒng)10可被配置為具有以網(wǎng)絡(luò)連接的更多數(shù)目的設(shè)備。

在分布式存儲(chǔ)器設(shè)備102之間傳遞的消息使用由環(huán)形天線104所指示的近場(chǎng)磁技術(shù)，近場(chǎng)磁技術(shù)消除了在提供晶片間通信時(shí)對(duì)直接電接觸的需求。根據(jù)本發(fā)明，使用空中傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)鏈路負(fù)責(zé)傳遞并驗(yàn)證正確的數(shù)據(jù)被從存儲(chǔ)控制器106傳送給分布式子系統(tǒng)10中的任何設(shè)備，以及被從一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102直接傳送給另一存儲(chǔ)器設(shè)備。支持對(duì)觸發(fā)重傳輸?shù)腻e(cuò)誤或丟失數(shù)據(jù)的檢測(cè)，直到該數(shù)據(jù)被驗(yàn)證為是正確的以及被完整地接收。

圖2所示的無(wú)線結(jié)構(gòu)實(shí)施方式示出了具有嵌入存儲(chǔ)器陣列208的通用控制引擎204的存儲(chǔ)器設(shè)備102，存儲(chǔ)器陣列208可以是易失性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器設(shè)備102耦合到近場(chǎng)環(huán)形天線104和接收機(jī)202，以傳遞無(wú)線信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)天線允許無(wú)線電來(lái)編程存儲(chǔ)器陣列并通過(guò)使用空中通信信號(hào)進(jìn)行通信來(lái)下載算法和數(shù)據(jù)庫(kù)。配置路由表206跟蹤分布式子系統(tǒng)10中的其它存儲(chǔ)器設(shè)備?？蓜?dòng)態(tài)地確定分布式子系統(tǒng)10的配置，以及路由表在存儲(chǔ)器設(shè)備102在該系統(tǒng)中進(jìn)行操作時(shí)得到更新。

圖3示出了各種信號(hào)，諸如控制信號(hào)302、參考時(shí)鐘304以及單獨(dú)的片選信號(hào)306，它們可被硬連接到分布式子系統(tǒng)10中的設(shè)備。為了消除對(duì)直接電接觸的需求以及降低總線負(fù)載，環(huán)形天線提供了近場(chǎng)磁耦合，該近場(chǎng)磁耦合建立了用于在存儲(chǔ)控制器106和分布式子系統(tǒng)10中的設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)的多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路308。

圖4示出了設(shè)置于每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102中的、產(chǎn)生近場(chǎng)磁耦合的線圈的使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，小線圈可被鑄入塑料外殼中或者形成于存儲(chǔ)器設(shè)備所附著的襯底中。另外，環(huán)形天線可作為封裝層中的跡線(trace)而被設(shè)計(jì)在封裝襯底設(shè)計(jì)中。本發(fā)明的各種實(shí)施方式與使用近場(chǎng)中的射頻無(wú)線信號(hào)來(lái)編程存儲(chǔ)器設(shè)備102相關(guān)。配置在分布式子系統(tǒng)10的每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102中的無(wú)線電子系統(tǒng)提供了在位置空間中的短距離上與網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備進(jìn)行高效通信的能力。近場(chǎng)磁技術(shù)消除了對(duì)直接電接觸的需求，以及提供了存儲(chǔ)器設(shè)備的定位選擇。

圖5示出了多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102，每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102都具有相關(guān)聯(lián)的環(huán)形天線104，并且在同一封裝中，存儲(chǔ)器/天線組合彼此堆疊。在該堆疊中，這些無(wú)接觸鏈路使用每個(gè)設(shè)備的天線(環(huán)形天線或任何天線)之間的近場(chǎng)耦合。天線可以是每個(gè)設(shè)備(每個(gè)晶片)上的單個(gè)環(huán)路，或者在pop堆疊配置中，可以作為單個(gè)或多個(gè)環(huán)路位于每個(gè)封裝上或位于封裝襯底中并從襯底跡線開始被路由。

將安裝在襯底上的晶片堆疊并隆起(bump)，以產(chǎn)生作為最終封裝的芯片級(jí)封裝(csp)或球柵陣列(bga)。這種晶片堆疊方法在單個(gè)封裝中將半導(dǎo)體器件垂直地集成，從而直接影響了可以包含在給定封裝焊盤(footprint)中的硅的數(shù)量。晶片堆疊簡(jiǎn)化了表面安裝pc板的裝配，而且由于較少的部件被放置在板上，所以節(jié)省了pc板的實(shí)際面積。

該封裝技術(shù)已經(jīng)演變成多個(gè)晶片堆疊502、504，即堆疊和非堆疊(諸如存儲(chǔ)控制器106)晶片的并排組合，而且可以放置不同的存儲(chǔ)器組合(易失性存儲(chǔ)器與非易失性存儲(chǔ)器)。環(huán)形天線被合并到每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102的襯底中以提供近場(chǎng)磁耦合，該近場(chǎng)磁耦合消除了對(duì)直接電接觸的需求并降低了總線負(fù)載。為了促成堆疊球柵陣列(bga)表面安裝模塊中多個(gè)器件的線接合能力，基于如同存儲(chǔ)器晶片設(shè)計(jì)那樣的接合焊點(diǎn)布局來(lái)做出決定，以確定對(duì)分離器、堆疊順序、存儲(chǔ)器晶片襯底的厚度以及它們的步階和晶片旋轉(zhuǎn)(rotation)配置的需求。

根據(jù)本發(fā)明，環(huán)形天線與存儲(chǔ)器設(shè)備102的組合提供了晶片內(nèi)通信，同時(shí)保持了最大允許的數(shù)據(jù)速率。每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102都使用它自己的高速雙向串行端口和環(huán)形天線來(lái)建立與其它存儲(chǔ)器設(shè)備的通信鏈路并還與底部開關(guān)設(shè)備508進(jìn)行通信。底部開關(guān)設(shè)備508(或鏈路控制器)為每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備102選擇設(shè)備片選管腳，以控制總線仲裁。底部開關(guān)設(shè)備508使用有線串行鏈路506與存儲(chǔ)控制器106進(jìn)行通信。

圖6示出了通過(guò)使用多個(gè)晶片堆疊模塊來(lái)進(jìn)一步增加存儲(chǔ)器密度，多個(gè)晶片堆疊模塊互連以形成層疊封裝。在一個(gè)實(shí)施方式中，在pop中，晶片堆疊模塊是彼此相同和可互換的。然而，并不限于在pop中使用相同的模塊，其它的實(shí)施方式也可在相同的pop中包含不同的模塊。

通過(guò)在諸如存儲(chǔ)器設(shè)備102這樣的設(shè)備之間使用近場(chǎng)通信，例如，可在不惡化鏈路速度的情況下來(lái)堆疊多個(gè)設(shè)備。這種無(wú)線結(jié)構(gòu)可使用增強(qiáng)型吉比特以太網(wǎng)端口，諸如pci和/或移動(dòng)phy(mipimphy)來(lái)將容置于pop中的多個(gè)設(shè)備串行鏈接，以獲得位于3-5gb/s范圍內(nèi)的期望的高速度。

該圖示出了連接602、604，它們垂直通過(guò)封裝模具而延伸到晶片堆疊模塊的底部上的電焊點(diǎn)。這些連接提供了電氣通路，以路由諸如控制信號(hào)、參考時(shí)鐘和單獨(dú)的片選信號(hào)這樣的信號(hào)。這些連接可通過(guò)向模具中鉆入通孔并然后用焊膏、導(dǎo)電黏合劑或其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料來(lái)填充這些通孔實(shí)現(xiàn)。可替換地，可在模制工藝之前將焊錫或金屬導(dǎo)柱放在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，其中在制成的模具上進(jìn)行的研磨工藝使電焊點(diǎn)的金屬暴露出來(lái)。

圖7示出了前述圖形中所示的串行鏈路的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。串行鏈路702提供了兩個(gè)電子設(shè)備之間的通信并可使用諸如串行器/解串器(serdes)這樣的嵌入式時(shí)鐘串行結(jié)構(gòu)。嵌入式時(shí)鐘比特結(jié)構(gòu)發(fā)射機(jī)將數(shù)據(jù)總線和時(shí)鐘串行到一個(gè)串行信號(hào)對(duì)上。兩個(gè)時(shí)鐘比特(一個(gè)比特為低以及一個(gè)比特為高)在每個(gè)周期中被嵌入到串行流中，從而形成(frame)了每個(gè)串行字的開始和結(jié)束并產(chǎn)生了串行流中的周期性上升沿。包含在該結(jié)構(gòu)中的是時(shí)鐘恢復(fù)(cr)電路704，時(shí)鐘恢復(fù)電路704包含鎖相環(huán)(pll)706、編碼方案708以及用于晶片上或晶片外環(huán)線天線的匹配網(wǎng)絡(luò)。

至此，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施方式通過(guò)單獨(dú)地或組合地使用允許使用近場(chǎng)耦合來(lái)在分布式存儲(chǔ)器系統(tǒng)中可靠地傳遞數(shù)據(jù)的特征，來(lái)允許增加的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)效率。無(wú)線接口提供了通過(guò)晶片間通信來(lái)加載代碼和傳遞數(shù)據(jù)同時(shí)保持最大允許數(shù)據(jù)速率的方法。

雖然本文已經(jīng)說(shuō)明和描述了本發(fā)明的特定特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到多種修改、替換、改變和等價(jià)形式。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求書意于覆蓋落入本發(fā)明實(shí)際精神范圍內(nèi)的所有這些修改和改變。