基于NoC的片上互連模型分析與設計.pdf

1、半導體技術的迅猛發(fā)展使現代集成電路工藝進入深亞微米及納米階段，片上網絡（Network-on-chip，NoC）的出現成為必然。片上網絡解決了片上系統(tǒng)（SoC）由于單一總線帶來的擴展性問題以及單一時鐘帶來的同步問題，因而得到了廣泛使用。然而，作為片上系統(tǒng)SoC的擴展，NoC的內部互連極為復雜，在高通信速率的情況下，互連線會產生損耗、反射、串擾、電磁干擾等效應，從而影響信號質量。因此，對NoC片上互連模型的研究已經成為先進集成電路的一個主

2、要方向和熱點。本文結合片上互連網絡的特性以及非理想效應，對高速互連信號傳輸進行了深入探討。
　　本研究首先討論了片上網絡互連的研究背景及意義，介紹了NoC基本結構以及其互連的設計難點和有待解決的問題。然后分析傳輸線瞬態(tài)模型，包括分布式RC模型和分布式RLC模型。針對瞬態(tài)模型評估了互連上可能出現的信號完整性問題，并通過軟件仿真了傳輸線上可能出現的損耗、串擾及反射情況。其次，討論了在深亞微米及高頻情況下的傳輸線效應，介紹了差分傳輸線適

3、用的混合模式S參數理論，并在HFSS仿真環(huán)境下搭建了差分傳輸線模型，對其S參數進行了研究。長距離傳輸線的損耗越來越嚴重，通過提取差分傳輸線電阻、電容和電感寄生參數得到了分布式RLC的等效電路模型。然后，針對提取的RLC電路模型，建立偏微分方程和電報方程，并推導出差分傳輸線損耗解析模型，模型結果與Ansoft HFSS的仿真結果相比，平均誤差為5.20％。同時本文也研究了傳輸線拐角因差模阻抗與共模阻抗的不匹配導致的反射效應。通過Ansof

4、t HFSS以及ADS的聯合仿真對比了四種不同結構拐角傳輸線對散射系數以及共模噪聲的影響。最后，為了補償NoC長距離傳輸過程中的碼間干擾及損耗，本文提出了基于電流模式邏輯的高速收發(fā)器結構。首先介紹了典型的高速接口電路的基本結構，然后根據NoC高速互連線的性能需要，選擇 CML電路結構作為發(fā)送器，并給出了其兩種擴展帶寬的結構。對CML發(fā)送器進行改進，通過增加預加重模塊改善碼間干擾現象。最后在130nm工藝下建立了帶有發(fā)送端預加重以及接收端