考慮過硅通孔和熱量的3D芯片布圖規(guī)劃算法研究.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展及應用需求的不斷提高，三維芯片設計成為當前半導體產業(yè)發(fā)展最快的技術之一，被認為是可以克服特征尺寸限制來提高芯片性能的新方法。與傳統(tǒng)的二維芯片把所有的模塊放在平面層相比，三維芯片允許多層堆疊，而過硅通孔(TSV，through silicon via)用來提供多個晶片(Die)垂直方向的通信。
　　三維芯片由多個平面器件層垂直堆疊而成，并通過過硅通孔進行層間互連，顯著縮短了互連線長度、提高了芯片集成度，降低

2、了芯片功耗和可獲得更小的芯片外形尺寸，更好的滿足帶寬要求等。三維芯片也帶來了一系列問題，例如單個過硅通孔在目前的工藝尺寸下占據相對較大的芯片面積，且其相對滯后的對準技術亦降低了芯片良率，因此在三維芯片中引入過多的過硅通孔將增加芯片的制造和測試成本。還有垂直堆疊在使得芯片集成度急劇提高的同時也使得芯片的功耗密度在相同的面積上成倍增長，由此導致芯片發(fā)熱量成倍增長。
　　針對上述問題，本文通過研究3D芯片布圖規(guī)劃算法，提出了一種協(xié)同考慮

3、過硅通孔和熱量的三維芯片布圖規(guī)劃2TF算法，其中同步考慮了器件功耗、互連線功耗和過硅通孔數(shù)目。本文的三維芯片布圖規(guī)劃算法基于兩階段模擬退火，第一階段利用模擬退火算法把所有模塊劃分到合適的層中。通過六種不同的擾動操作，同步最小化芯片面積、線長和TSV數(shù)目，并盡量使得具有較高功耗密度的模塊均勻劃分到不同的芯片層中。第二階段模擬退火將第一階段的布圖規(guī)劃結果作為算法的輸入，利用層內的四種擾動操作分別調整芯片每一層的布圖規(guī)劃，在進一步最小化芯片面