3D-IC互連的帶寬與傳輸特性分析.pdf

1、3D-IC是一種系統(tǒng)級架構的新方法,內部含有多個平面器件層的疊層,并經由硅通孔(TSV)在垂直方向實現相互連接。由于集成電路的集成度越來越高以及組件的尺寸越來越小,互聯中的RC時間常數將會變得越來越重要。顯然,這會很大程度地影響電路的帶寬與速度。本文從3D-IC的功耗模型出發(fā),研究TSV互連及再分布層互連線對系統(tǒng)帶寬的影響。建立適合系統(tǒng)的完整3D-IC模型,并通過眼圖對系統(tǒng)的信號完整性進行驗證。
　　首先提出了TSV的結構,在此基

2、礎上得到了TSV結構的等效電路模型,分別提取了TSV的各個電學參數。并且討論了之前提取的各種參數對TSV功耗的影響進而得出了TSV的功耗模型,對仿真結果進行了分析。結合TSV及周邊部件的所有寄生參數,提出了更加完備的物理模型,為之后對TSV的帶寬和衰減分析打下了基礎。
　　對堆疊式TSV和硅中介層互連通過RC時間常數進行預測分析。結合單通道帶寬和不同數量的信號I/O,對3D-IC通道進行優(yōu)化,實現了目標為700Gb/s的系統(tǒng)帶寬。

3、并且,提出了TSV在高頻下的可擴展性模型,在不同的頻段內,對TSV信道的傳輸特性有著顯著影響的設計參數我們也一一列出并進行分析。在時域分析中,我們通過輸入一組偽隨機數列以得到眼圖進行分析。當工作頻率不斷增加的同時,TSV上傳輸的信號的衰減會越來越嚴重。通過上述分析,在頻率小于2GHz時,電容是TSV特性的主導因素。另一方面,隨著頻率的增加,在大于2GHz時,再分布層之間的電感效應將會變得更加重要。所以合理的配置TSV以及周邊組件的設計參