TSV功耗建模与3D+NoC功耗分析

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1、创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：—垫硼关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单

2、位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。本人签名：讧羽垂导师签名：囊昏牡13期趁!兰：≥!!生13期遣垒!圭：主：』竺．摘要集成电路要继续按照摩尔定律发展，需要寻求新的技术，而三维集成电路和片上网络(NoC)技术引起了广泛关注。三维集成电路提供了一种新的提高IC集

3、成度的方法，而通孔硅(TSV)技术被认为是三维集成电路中非常关键的互连技术；NoC使得IC设计中越来越多的处理核或IP之间能更有效的通信。研究人员将这两个刚兴起的研究热点联系在一起，进而提出了3DNoC的概念。本文结合了这两个研究的热点，首先对3D集成电路中的关键技术TSV进行了功耗建模与仿真，然后将该模型集成到2DNoC功耗仿真软件中，使其支持3DNoC的仿真，再用该软件分别分析了2D和3DNoC的功耗并进行了对比说明。具体说来，论文首先分析了TSV的等效电路模型和提取其各个电学参数，然后求得TSV的电容模型并且用Silva

4、co进行验证，最后得到功耗模型并将其集成到仿真平台OPNEC．SIM中，再用该平台仿真共享L2cache的二维和三维NoC，对比得出基于TSV技术的3DNoC相对2DNoC功耗的降低情况。·Silvaco仿真结果表明：TSV工作电压范围内(叽5V)，TSV电容近似于最大耗尽层对应的耗尽层电容，而模型计算结果与仿真能较好的吻合，比如电压为0时，计算值相对测量值的误差10．1％，相对仿真误差是6．9％。仿真还说明了一点，TSV电压为0～1V时，TSV电容几乎不变，在计算功耗时可以用最大耗尽层近似。集成了TSV功耗模型的OPNEC．

5、SIM仿真结果表明，在同样的注入率下3DMeshNoC的功耗比2DNoC小很多，而且其中两层L2cache的NoC结构功耗最低。比如在注入率为0．2时，两种3D的NoC结构功耗分别比2D结构小17．8％和28．2％；当注入率为0．3时，3D结构比2D分别小20．2％和31．1％。关键词：通孔硅技术功耗模型片上网络三维集成电路TSV功耗模型与3DNoC功耗分析AbstractTocontinuetheprogressofMoore’Slaw,3DintegrationandNetworkonChip(NoC)areintrodu

6、ced．Three-dimensionalICisawaytoimprovedensityoftransistorsonachipandTSVisconsideredasoneofkeytechnologiesinthisprocess．NoCcansupplyamoreeffectivewaytotransferdatathanbusstructuresinsystemswithmoreandmoreIPs．Thesetwoinnovationswerefoundedandthenconnectedspontaneously

7、，comingupwitlltheconceptof3DNoC．Thepaperintroducesthesetwotechnologies．BuildingthepowerconsumptionmodelofTSVisthefirststep，thenthismodelisembeddedina2DNoCpowersimulationsoftware，Afterthisstep，weusedthissoftwaretosimulatepowerconsumptionof2Dand3DNoC．Indetail，first，th

8、eequivalentcircuitandelectricalparameterswereextractedandanalysed．Second，thecapacitancemodelisbuiltandsimulatedbySilvaco．Last，thismodelise