论文部分内容阅读
随着集成电路自动化制程的不断发展，通过硅通孔（through silicon vias，TSV）形成的三维集成电路（three-dimensional integrated circuit，3D IC）最近逐渐成为集成电路领域的一个热门话题。在3D IC中，电源分布网络（Power distribution network，PDN）的设计是非常重要，同时也比较困难的。金属电源线和电源突起（bump），以及电源 TSV是影响整个3D IC PDN信号完整性，尤其是电压降（IR-Drop）分布，进而影响电路性能的两个关键因素。 在本文中，将会研究3D IC电源网络设计的相关问题，包括电源网络的组成，建模，分析，优化等。在总结当前存在的3D IC电源分布网络设计方法的基础上，本文将会提出一种基于多目标同时优化3D IC电源分布网络的方法。该方法在改善电源网络中的电压降分布的同时，可以尽量减少金属电源线和电源 TSV/bump的使用，一次运行可以得到多个“最优”解，称之为面向3D IC的并发式电源网络设计及其实现算法（concurrent optimization method for3D IC PDN），简称CCO算法。 最后，利用对于相同的MCNC基准电路进行优化的对比实验显示：与传统的基于饱和模型的优化方案相比，本文提出的方法能够得到更多、更好的电源网络设计方案，即使在TSV/bump数量差不多的情况下，也可以节省约32.7％的布线面积；与穷举法相比，CCO算法仅需要约1/16的时间就可以求得最优解，具有较好的性能和效率。