3D片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c路由的研究.pdf

1、3D片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了3D集成技術(shù)與片上網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，能夠縮短芯片內(nèi)部的物理連線、降低時延、提高吞吐、減少功耗與面積開銷，還能在不增加設(shè)計復(fù)雜度的前提下將多種工藝集成在一塊芯片上，滿足芯片功能多樣化的發(fā)展趨勢。然而3D片上網(wǎng)絡(luò)在帶來巨大優(yōu)勢的同時也需要面對新的挑戰(zhàn)。TSV技術(shù)的不成熟與高熱量密度使得在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與路由算法的設(shè)計過程中需要更多的考慮成品率與散熱問題。因此本文的研究重點(diǎn)為如何在滿足性能需求的同時實(shí)現(xiàn)具有較低TSV密度的3D拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以

2、及設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)熱量均衡的3D路由算法。
　　本文首先總結(jié)了片上網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對3D片上網(wǎng)絡(luò)中引入的新問題進(jìn)行了分析。然后對比了3D片上網(wǎng)絡(luò)層間通信采用總線以及點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的優(yōu)缺點(diǎn)，并利用OPNET軟件開發(fā)了3D片上網(wǎng)絡(luò)仿真平臺對兩者的性能仿真，總結(jié)出了兩種層間通信方式適用的應(yīng)用場景。接著基于層間通信方式分析得到的結(jié)論，選擇點(diǎn)到點(diǎn)鏈路實(shí)現(xiàn)3D通用處理器的層間通信，并針對TSV成品率較低的問題設(shè)計了一種共享垂直鏈路的3D拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該

3、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠在滿足網(wǎng)絡(luò)性能需求的同時將芯片中的TSV數(shù)目減少75％，大幅提高了芯片的成品率并減少了芯片的面積與功耗開銷。然后，針對垂直堆疊導(dǎo)致3D結(jié)構(gòu)熱量密度過高的問題，設(shè)計了一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱量均衡的無死鎖3D路由算法以降低芯片的峰值溫度。該算法將流量按照從底層到高層遞減的方式分布，有效的緩解了由于芯片中不同層導(dǎo)熱能力差異引起的高溫現(xiàn)象，減緩了芯片的老化速率，延長了芯片的使用壽命。最后通過仿真平臺驗證了所提方案中的可行性，仿真結(jié)果顯示本文