可重构电路制造技术

本申请提供一种可重构电路

【技术实现步骤摘要】
可重构电路、可重构芯粒间互联的装置及其方法


[0001]本申请涉及芯片及芯粒
，尤其涉及一种可重构电路
、
可重构芯粒间互联的装置及其方法
。

技术介绍

[0002]当摩尔定律不再被视为进步的主要驱动力时，专用硬件设计被广泛认为是持续提高芯片性能和功率效率的最有前途的方法之一
。
然而，创建自定义硬件需要对开发资源进行巨大投资
。
首先，每个设计的非经常性工程（
NRE
，
Non
‑
Recurring Engineering
）成本非常高
。
例如，一套用于新设计的
16nm
（纳米）掩模可能要花费近数百万万美元
。
对于大型芯片，这些成本可以有效摊销，但对于小型芯片设计来说，这些成本很快就变得令人望而却步
。
其次，创建自定义芯片通常需要在单个单片芯片中集成通用逻辑和自定义的
、
特定于应用程序的逻辑
。
尽管一些软
IP
组件可以在许多定制芯片中重复使用，这节省了设计时间，但在制造过程中没有相关的规模经济，因为每个芯片仍然是单片制造的，因此成本仍然很高
。
[0003]对构建可以在各种特定应用程序设计中重用的系统组件已经开始解决这些问题
。
一些工作针对
NRE
成本，提出了从大规模生产的芯片上的通用功能单元阵列组成特定应用硬件的架构
。
也有专注于制造成本，提出了将芯片制成小块的系统，称为“小芯片”或者“芯粒（
chiplet
）”，将其以
2.5D
的方式连接到一个提供电源
、
时钟等并提供芯粒间数据布线的中介层
。
这种封装中系统（
SiP
）概念可以实现这样的解决方案，即许多不同设计中使用的资源是以高容量（因此，以较低的单位成本）制造的，并与中介层（
interposer
）上的芯粒专用定制逻辑集成
。
与其为每个新芯片设计和构建一个大型单片芯片的高昂成本，不如只设计和构建较小的定制逻辑，从而节省时间和金钱
。
而且给定
SiP
中的芯粒甚至不需要在相同的技术节点上制造，这可以实现成本
/
性能的进一步优化
。
[0004]因此，可重构中介层技术成为一种选择，可重构中介层在基板上提供了芯粒间互联的通道，甚至有专门的路由功能模块，能够将多个芯粒连接起来
。
[0005]图1揭示了一种中介层与芯粒之间的连接示意图
。
如图1所示，四颗芯粒
211、212、213、214
通过微凸点（
ubump
）
101
与中介层（
interposer
）
210
相连接
。
然而，微凸点（
ubump
）连接由于工艺等限制往往会出现短路或者断路等故障
。
[0006]SiPterposer
用基于由长而直的数据轨道组成的简单内部布线模式的通用
、
全无源中介层来构建
。
每个轨道由大量平行导线组成，这些导线横跨中介层的整个宽度，但既不直接相互连接，也不直接连接到任何其他轨道中的导线
。
微凸点以规则的间隔连接到每根导线，一组微凸点组成一个簇
。
芯粒可以跨越并连接到同一轨道或不同轨道上的一个或多个簇
。
总的来说，这一个无源中介层的方案，通过熔丝技术实现可重构功能，但是这种可重构是一次性的，需要在生产之前就确定需要熔断点的位置，并在制造过程中实现线路熔断以达到重构线路的目的
。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种可重构电路
、
可重构芯粒间互联的装置及其方法，能够解决芯粒之间的连接问题，并且，能够进行多次重构
。
[0008]本申请的一个方面提供一种可重构电路，应用于芯粒与中介层之间的互联
。
所述可重构电路包括可重构互联模块及控制模块，所述可重构互联模块用于与一个微凸点组对应连接，所述微凸点组包括多个微凸点，其中，所述可重构互联模块包括多个可重构的开关单元，每一个所述开关单元具有控制端
、
输入端及输出端，每一个所述开关单元的控制端连接到所述控制模块，每一个所述开关单元的输入端用于接收来自功能模块或测试模块的接口信号，每一个所述开关单元的输出端用于连接所述微凸点组中的一个微凸点；及所述控制模块用于接收外部的控制数据，并根据所述控制数据来控制所述可重构互联模块中多个所述开关单元的通断以选择合适的微凸点连通
。
其中，在所述开关单元闭合时，与所述开关单元连接的对应微凸点连通，所述接口信号可通过所述开关单元的输入端传递到所述微凸点
。
[0009]进一步地，所述控制模块包括非易失存储模块
、
非易失存储管理模块及寄存器组模块，其中，所述非易失存储模块用于存储控制数据；所述非易失存储管理模块用于接收外部写入的所述控制数据并将所述控制数据写入所述非易失存储模块中，并在系统上电后，用于将所述非易失存储模块中的所述控制数据读出，分配给所述寄存器组模块；及所述寄存器组模块包括多个寄存器，分别用于控制所述可重构互联模块中的多个所述开关单元的通断
。
[0010]进一步地，所述非易失存储管理模块的内部包括计时管理模块，所述计时管理模块用于在测试阶段进行计时，当检测到操作超时时，所述计时管理模块用于通知所述非易失存储管理模块调整所述寄存器组模块中相关寄存器的设置，以调整所述可重构互联模块中对应的开关单元的通断
。
[0011]进一步地，所述开关单元包括与门
、
或门及由
NMOS
管和
PMOS
管构成的传输门，其中，所述或门的第二输入端取反后连接到所述与门的第一输入端并连接至所述开关单元的所述控制端，所述与门的第二输入端与所述或门的第一输入端均连接至所述开关单元的所述输入端，所述与门的输出端连接所述
NMOS
管的栅极，所述或门的输出端连接所述
PMOS
管的栅极，所述
NMOS
管的漏极和所述
PMOS
管的漏极均连接至所述开关单元的所述输出端，所述
NMOS
管的源极接地，所述
PMOS
管的源极连接电源
。
[0012]本申请的另一个方面提供一种可重构芯粒间互联的装置
。
所述装置包括中介层，在中介层侧设置如上所述的可重构电路，所述中介层具有多个第一微凸点组，每一个所述第一微凸点组包括多个第一微凸点，所述多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可重构电路，应用于芯粒与中介层之间的互联，其特征在于，包括可重构互联模块及控制模块，所述可重构互联模块用于与一个微凸点组对应连接，所述微凸点组包括多个微凸点，其中，所述可重构互联模块包括多个可重构的开关单元，每一个所述开关单元具有控制端
、
输入端及输出端，每一个所述开关单元的控制端连接到所述控制模块，每一个所述开关单元的输入端用于接收来自功能模块或测试模块的接口信号，每一个所述开关单元的输出端用于连接所述微凸点组中的一个微凸点；及所述控制模块用于接收外部的控制数据，并根据所述控制数据来控制所述可重构互联模块中多个所述开关单元的通断以选择合适的微凸点连通，其中，在所述开关单元闭合时，与所述开关单元连接的对应微凸点连通，所述接口信号可通过所述开关单元的输入端传递到所述微凸点
。2.
如权利要求1所述的可重构电路，其特征在于，所述控制模块包括非易失存储模块
、
非易失存储管理模块及寄存器组模块，其中，所述非易失存储模块用于存储控制数据；所述非易失存储管理模块用于接收外部写入的所述控制数据并将所述控制数据写入所述非易失存储模块中，并在系统上电后，用于将所述非易失存储模块中的所述控制数据读出，分配给所述寄存器组模块；及所述寄存器组模块包括多个寄存器，分别用于控制所述可重构互联模块中的多个所述开关单元的通断
。3.
如权利要求2所述的可重构电路，其特征在于，所述非易失存储管理模块的内部包括计时管理模块，所述计时管理模块用于在测试阶段进行计时，当检测到操作超时时，所述计时管理模块用于通知所述非易失存储管理模块调整所述寄存器组模块中相关寄存器的设置，以调整所述可重构互联模块中对应的开关单元的通断
。4.
如权利要求1所述的可重构电路，其特征在于，所述开关单元包括与门
、
或门及由
NMOS
管和
PMOS
管构成的传输门，其中，所述或门的第二输入端取反后连接到所述与门的第一输入端并连接至所述开关单元的所述控制端，所述与门的第二输入端与所述或门的第一输入端均连接至所述开关单元的所述输入端，所述与门的输出端连接所述
NMOS
管的栅极，所述或门的输出端连接所述
PMOS
管的栅极，所述
NMOS
管的漏极和所述
PMOS
管的漏极均连接至所述开关单元的所述输出端，所述
NMOS
管的源极接地，所述
PMOS
管的源极连接电源
。5.
一种可重构芯粒间互联的装置，其特征在于，包括中介层，在中介层侧设置如权利要求1至4中任一项所述的可重构电路，所述中介层具有多个第一微凸点组，每一个所述第一微凸点组包括多个第一微凸点，所述多个第一微凸点组中的至少一个第一微凸点组用于与一个芯粒连接；设置于中介层侧的所述可重构电路包括多个所述可重构互联模块，中介层侧的每一个所述可重构互联模块与所述中介层上的一个所述第一微凸点组对应连接
。6.
如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述中介层包括中介层内部功能模块
、
测试模块及一个或多个二选一选择模块，所述中介层内部功能模块及所述测试模块通过一个或多个所述二选一选择模块连接到每一个所述可重构互联模块中的多个所述开关单元的输入端
。7.
如权利要求6所述的装置，其特征在于，在芯粒侧也设置所述可重构电路，所述芯粒
侧具有多个第二微凸点组，每一个所述第二微凸点组包括多个第二微凸点，所述多个第二微凸点组中的至少一个第二微凸点组用于与一个芯粒连接；设置于芯粒侧的所述可重构电路包括多个所述可重构互联模块，芯粒侧的每一个所述可重构互联模块与所述芯粒侧上的一个所述第二微凸点组对应连接
。8.
一种可重构芯粒间互联的方法，其特征在于，包括：将中介层上的中介层内部功能模块及测试模块通过一个或多个二选一选择模块连接到中介层侧的可重构电路，并通过中介层侧的可重构电路连接到所述中介层上的第一微凸点组，所述第一微凸点组包括多个第一微凸点，所述多个第一微凸点中的至少部分第一微凸点作为备份第一微凸点；将芯粒侧的芯粒功能模块及测试模块通过二选一选择模块连接到芯粒侧的可重构电路，并通过芯粒侧的可重构电路连接到芯粒侧的第二微凸点组，所述第二微凸点组包括多个第二微凸点，所述多个第二微凸点中的至少部分第二微凸点作为备份第二微凸点其中，所述中介层侧的可重构电路和所述芯粒侧的可重构电路均包括如权利要求1所述的可重构电路；将芯粒侧的所述第二微凸点组中的多个第二微凸点与所述中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨弢，毛旷，汤昭荣，潘秋红，王郁杰，王颖，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：