三维集成电路及路由方法技术

本发明专利技术实施例提供一种三维集成电路及路由方法。所述三维集成电路包括：至少两层二维芯片；每个所述二维芯片通过硅穿孔通道TSV依次垂直连接；每个所述二维芯片与所述TSV形成一层三维网络；所述三维网络包括4个虚拟网络，每个所述虚拟网络包括共用于一条虚拟通道的两个子网络；每个所述子网络分别用于传输一类消息；其中，所述消息的类型依据所述消息的源节点和目的节点之间的偏移的三维方向划分类型。本发明专利技术实施例解决了现有技术中的三维集成电路中TSV的数量较多的问题。

【技术实现步骤摘要】
三维集成电路及路由方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种三维集成电路及路由方法。
技术介绍
随着集成电路的集成度的不断提高，每个芯片上的器件单元数量增加，芯片面积增大，单元间连线的增长，上述情况既影响电路的工作速度又占用很多面积，严重影响了集成电路的集成度和工作速度的进一步提高，基于此，三维集成电路应运而生。目前，有大量致力于三维集成电路设计的研究。三维集成电路相对于传统的集成电路具有更高的密度、更好的性能、更多的灵活性以及更高的吞吐量。三维堆叠是三维集成电路中的一个重要部分，三维堆叠是将多层异构的二维的芯片(dies)使用硅穿孔通道(ThroughSiliconVias，TSV)集成起来形成的三维拓扑结构。目前，三维拓扑结构在空间和成品率的开销上依赖于TSV的数量，因此TSV的数量相对较多；而TSV价格昂贵，需要大的面积开销，相比于水平链路成品率较低。因此，为了提高三维堆叠的性能，需要在两层三维网络之间设计较少的TSV，减少TSV的数量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种三维集成电路及路由方法，用以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维集成电路，其特征在于，包括：至少两层二维芯片；/n每个所述二维芯片通过硅穿孔通道TSV依次垂直连接；/n每个所述二维芯片与所述TSV形成一层三维网络；/n所述三维网络包括4个虚拟网络，每个所述虚拟网络包括共用于一条虚拟通道的两个子网络；/n每个所述子网络分别用于传输一类消息；其中，所述消息的类型依据所述消息的源节点和目的节点之间的偏移的三维方向划分类型；/n所述三维集成电路在每两层所述三维集成电路的三维网络之间传输消息时，根据所述消息的源节点与目的节点之间的偏移，确定所述消息的类型对应的虚拟网络以及所述虚拟网络与上层三维网络之间的具有TSV的垂直通道；所述目的节点为所述消息的终点位...

【技术特征摘要】
1.一种三维集成电路，其特征在于，包括：至少两层二维芯片；
每个所述二维芯片通过硅穿孔通道TSV依次垂直连接；
每个所述二维芯片与所述TSV形成一层三维网络；
所述三维网络包括4个虚拟网络，每个所述虚拟网络包括共用于一条虚拟通道的两个子网络；
每个所述子网络分别用于传输一类消息；其中，所述消息的类型依据所述消息的源节点和目的节点之间的偏移的三维方向划分类型；
所述三维集成电路在每两层所述三维集成电路的三维网络之间传输消息时，根据所述消息的源节点与目的节点之间的偏移，确定所述消息的类型对应的虚拟网络以及所述虚拟网络与上层三维网络之间的具有TSV的垂直通道；所述目的节点为所述消息的终点位置或所述上层三维网络至其上层网络之间的下一垂直通道在所述上层三维网络的节点；
根据预设规则确定从所述源节点至第一节点坐标之间的第一虚拟通道以及从第二节点坐标至目的节点之间的第二虚拟通道；所述第一节点坐标为所述垂直通道在所述源节点所在虚拟网络的坐标，所述第二节点坐标为所述垂直通道在所述目的节点所在虚拟网络的坐标；
将所述消息从所述源节点依次经由所述第一虚拟通道、垂直通道、第二虚拟通道传输至所述目的节点。


2.根据权利要求1所述的三维集成电路，其特征在于，所述三维网络包括x、y、z三个维度，每个所述维度包括+、-两个方向，每个所述方向对应两条虚拟通道；
所述子网络分别为：
第一子网络(x+y+z+)；第二子网络(x+y+z-)；
第三子网络(x+y-z+)：第四子网络(x+y-z-)；
第五子网络(x-y+z+)；第六子网络(x-y+z-)；
第七子网络(x-y-z+)；第八子网络(x-y-z-)；
其中，所述第四子网络、第八子网络对应第一虚拟网络，共用第一虚拟通道组{(Cx，1)、(Cy，1-)、(Cz，1-)}；(Cx，1)表示x方向上的第一条虚拟信道，(Cy，1-)表示表示y-方向上的第一条虚拟信道，(Cz，1-)表示表示z-方向上的第一条虚拟信道；
所述第二子网络、第六子网络对应第二虚拟网络，共用第二虚拟通道组{(Cx，1)、(Cy，1+)、(Cz，2-)}；其中，(Cy，1+)表示表示y+方向上的第一条虚拟信道，(Cz，2-)表示表示z-方向上的第二条虚拟信道；
所述第五子网络、第七子网络对应第三虚拟网络，共用第三虚拟通道组{(Cx，2-)、(Cy，2)、(Cz，1+)}；其中，(Cx，2-)表示x-方向上的第二条虚拟信道，(Cy，2)表示表示y方向上的第二条虚拟信道，(Cz，1+)表示z+方向上的第一条虚拟信道；
所述第一子网络、第三子网络对应第四虚拟网络，共用第四虚拟通道组{(Cx，2+)、(Cy，2)、(Cz，2+)}；其中，(Cx，2+)表示x+方向上的第二条虚拟信道，(Cz，2+)表示表示z+方向上的第二条虚拟信道。


3.一种路由方法，应用于如权利要求1或2中所述的三维集成电路，其特征在于，所述方法包括：
在每两层所述三维集成电路的三维网络之间传输消息时，根据所述消息的源节点与目的节点之间的偏移，确定所述消息的类型对应的虚拟网络以及所述虚拟网络与上层三维网络之间的具有硅穿孔通道TSV的垂直通道；所述目的节点为所述消息的终点位置或所述上层三维网络至其上层网络之间的下一垂直通道在所述上层三维网络的节点；
根据预设规则确定从所述源节点至第一节点坐标之间的第一虚拟通道以及从第二节点坐标至目的节点之间的第二虚拟通道；所述第一节点坐标为所述垂直通道在所述源节点所在虚拟网络的坐标，所述第二节点坐标为所述垂直通道在所述目的节点所在虚拟网络的坐标；
将所述消息从所述源节点依次经由所述第一虚拟通道、垂直通道、第二虚拟通道传输至所述目的节点。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则确定从所述源节点至第一节点坐标之间的第一虚拟通道以及从第二节点坐标至目的节点之间的第二虚拟通道的步骤，包括：
根据所述源节点与所述垂直通道位于所述源节点所在三维网络的第一节点坐标之间的偏移，确定从所述源节点至所述第一节点坐标之间的第一虚拟通道；
确定所述垂直通道位于所述目的节点所在三维网络的第二节点坐标，根据所述第二节点坐标与所述目的节点之间的偏移，确定从所述第二节点坐标至目的节点之间的第二虚拟通道；
将所述消息从所述源节点依次经由所述第一虚拟通道、垂直通道、第二虚拟通道传输至所述目的节点。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述三维网络包括x、y、z三个维度，每个所述维度包括+、-两个方向，每个所述方向对应两条虚拟通道；
所述子网络分别为：
第一子网络(x+y+z+)；第二子网络(x+y+z-)；
第三子网络(x+y-z+)：第四子网络(x+y-z-)；
第五子网络(x-y+z+)；第六子网络(x-y+z-)；
第七子网络(x-y-z+)；第八子网络(x-y-z-)；
其中，所述第四子网络、第八子网络对应第一虚拟网络，共用第一虚拟通道组{(Cx，1)、(Cy，1-)、(Cz，1-)}；(Cx，1)表示x方向上的第一条虚拟信道，(Cy，1-)表示表示y-方向上的第一条虚拟信道，(Cz，1-)表示表示z-方向上的第一条虚拟信道；
所述第二子网络、第六子网络对应第二虚拟网络，共用第二虚拟通道组{(Cx，1)、(Cy，1+)、(Cz，2-)}；其中，(Cy，1+)表示表示y+方向上的第一条虚拟信道，(Cz，2-)表示表示z-方向上的第二条虚拟信道；
所述第五子网络、第七子网络对应第三虚拟网络，共用第三虚拟通道组{(Cx，2-)、(Cy，2)、(Cz，1+)}；其中，(Cx，2-)表示x-方向上的第二条虚拟信道，(Cy，2)表示表示y方向上的第二条虚拟信道，(Cz，1+)表示z+方向上的第一条虚拟信道；
所述第一子网络、第三子网络对应第四虚拟网络，共用第四虚拟通道组{(Cx，2+)、(Cy，2)、(Cz，2+)}；其中，(Cx，2+)表示x+方向上的第二条虚拟信道，(Cz，2+)表示表示z+方向上的第二条虚拟信道；
所述方法还包括：
在选择所述第一虚拟通道和/或所述第二虚拟通道时，根据所述消息对应的目标虚拟网络，确定所述目标虚拟网络对应的目标路由规则；
根据所述目标路由规则，选择对应的通道组中可转弯的通道作为目标通道。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述消息对应的虚拟网络为第一虚拟网络时，
所述根据所述目标路由规则，选择对应的通道组中可转弯的通道作为目标通道的步骤，包括：
若当前节点与下一节点之间在x方向的偏移不等于0，y方向的偏移小于0，z方向的偏移小于0，随机选(Cx，1)、(Cy，1-)或(Cz，1-)中的一条通道；
若当前节点与下一节点之间在x方向的偏移等于0，y方向的偏移小于0，z方向的偏移小于0，则随机选择(Cy，1-)或(Cz，1-)中的一条通道；
若当前节点与下一节点之间在x方向的偏移不等于0，y方向的偏移等于0，z方向的偏移小于0，则随机选择(Cx，1)或(Cz，1-)中的一条通道；
若当前节点与下一节点之间在x方向的偏移不等于0，y方向的偏移小于0，z方向的偏移等于0，则随机选择(Cx，1)或(Cy，1-)中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：向东，蔡源，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11