【摘 要】
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随着CMOS工艺进入10nm以下,摩尔定律已经遭受到严重的挑战。三维堆叠技术作为一种提高芯片集成度的方法受到越来越多的重视。其中,三维电感耦合互联方式因为其高可靠性、低成
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随着CMOS工艺进入10nm以下,摩尔定律已经遭受到严重的挑战。三维堆叠技术作为一种提高芯片集成度的方法受到越来越多的重视。其中,三维电感耦合互联方式因为其高可靠性、低成本的优势脱颖而出。电感耦合互联收发电路作为芯片间的无线接口,要提高电感耦合互联通道的通信质量,必须要减少收发电路的功耗。本论文首先建立了三维芯片间电感耦合互联通道,分别对传统的三电感传输的通信方式和打线堆叠方式进行了改进,提出了单电感接力传输通信方式和银胶斜坡堆叠方式;然后综合介绍了低功耗收发电路的设计方法,为后面提出新颖的低功耗收发电路奠定基础;接着,对收发电路的电感耦合模型及其干扰模型进行了研究,基于Greenhouse分段叠加模型和Asgaram等的闭合表达式近似对称模型,提出了新的针对多层电感直流电感值和耦合系数的计算方法;最后,结合多种低功耗收发电路设计方法,设计了两种低功耗收发电路结构:电流舵结构和单相位调制结构,而且对电流舵结构芯片进行了封装测试,测试结果显示三维芯片间的电感耦合互联通道能够正确地通信,并且通信质量良好。其中电流舵结构收发电路的功耗为42mW,数据传输速率达到2Gb/s,误码率为10-12。对单相位调制收发电路进行了仿真分析,其收发电路功耗降低为1.25mW,数据传输速率为1Gb/s,并且误码率小于10-13。
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