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随着半导体工艺的不断缩小、逐渐接近物理极限,同时处理器的工作频率也越来越高,而处理器与MERORY之间数据传输速率与处理器工作频率之间的差异已经成为限制系统整体性能的瓶颈。MCP封装的出现有效缓解了这一问题。MCP这种封装方式使外部部件可以被封装到芯片当中,这样就不仅仅是大大缩短了处理器与MEMORY之间互联长度带来的性能(数据传输速率提升、功耗下降)提升,还使多个小芯片可以装配到一个封装内从而大大提高大芯片的良率。但是虽然MCP技术已经出现,而现有I/O部件却并不适用于MCP环境,导致多芯片封装并没有完美的达到预期效果。OPIO(On-Package IO)为MCP内片间通信提供了解决方案。OPIO的设计采用回归早期的单端信号,但依然具有极高的传输速度,这样大大减小了IO单元整体的面积开销。同时OPIO去掉复杂的信号恢复部件,采用无源部件的方式确保信号完整性,有效的降低了数据传输时的功耗。OPIO作为专用IO能够在实际应用领域里解决高速数据传输中IO的适应性问题。本文围绕MCP内数据传输问题进行了研究,主要有以下工作:1、四芯片集成的互联结构针对MCP的封装方式,本文设计了2X2的四核芯片组装结构,16个节点按照普通Mesh摆放。这样的结构会有3种不同的IO结构需求。通向片外的大驱动传统IO单元,片上的长线驱动电路和特殊的封装内片间IO单元。2、封装内片间数据接收发送逻辑设计由于MCP技术的出现,导致现有的IO逻辑并不适用于封装内片间通信的需求,需要设计全新的专用IO逻辑。本文分析了MCP封装内片间互联的传输特性指出传统IO的不足,并以此为基础设计了全新的封装内片间专用IO,“OPIO”。3、IO单元电路设计在相关研究的基础之上,本文基于40nm工艺,设计实现片间专用IO单元OPIO的电路及版图。另实现了片外用高速IO单元电路。