三維片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)及組件容錯方法研究.pdf

1、半導(dǎo)體技術(shù)工藝已經(jīng)步入亞深微米時代,未來將會向著片上多核系統(tǒng)的設(shè)計方向發(fā)展?？偩€式的SoC明顯制約了現(xiàn)代系統(tǒng)的設(shè)計,為了提高片上多核系統(tǒng)并行處理能力,片上網(wǎng)絡(luò)(Networks-on-Chip,NoC)得以提出。其良好的擴展性,更大的吞吐能力和較低的功耗開銷使其大受歡迎。但當(dāng)核數(shù)量較多時,會因其長互連線而使其性能下降。三維集成電路的出現(xiàn)無疑給片上互連設(shè)計帶來了新的設(shè)計理念,它通過層與層之間的相互堆疊,有效地解決面積的局限性、互連延時和異

2、構(gòu)集成等問題。與此同時,由于TSV工藝良率較低以及VLSI老化等固有問題,芯片的可靠性將成為挑戰(zhàn)。因此,怎樣保證三維片上網(wǎng)絡(luò)(3D NoC)在較低的通信延遲條件下具有高可靠性,已成為目前研究的重點。
　　本論文的主要工作有以下幾個方面:
　　(1)介紹了3D NoC研究背景、關(guān)鍵問題和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。此外,介紹了一些創(chuàng)新度較大的3D NoC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),同時,對目前現(xiàn)有的3D NoC結(jié)構(gòu)的容錯策略等基本知識進行了闡述。
　

3、　(2)對于3D NoC的傳輸延時過大問題,設(shè)計了一種總線式雙粒度網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),用粗粒度網(wǎng)絡(luò)來解決遠距離節(jié)點的通信,用細(xì)粒度網(wǎng)絡(luò)解決近距離節(jié)點的通信。仿真實驗結(jié)果顯示,無論網(wǎng)絡(luò)中有無故障,該設(shè)計方法都能有效地降低網(wǎng)絡(luò)平均傳輸延時,提高系統(tǒng)吞吐量。
　　(3)針對3D NoC中TSV襯墊面積大,利用率低問題,采用共享TSV router的簇式結(jié)構(gòu),分時共享TSV;在輸入端口和輸出端口間建立旁路,避免緩沖區(qū)和交叉開關(guān)故障帶來的時延;增加數(shù)