基于菱形分组器的TSV聚簇故障容错结构

发布时间：2021-06-27 20:52

　　基于硅通孔的三维集成电路具备低互连延时、高密度、低功耗等优势.然而,由于不成熟的工艺技术,TSV制造堆叠及芯片绑定过程容易引入微孔、泄漏等缺陷,造成TSV故障.并且,这些TSV故障易呈现聚簇分布,严重降低三维集成电路的良率.针对TSV聚簇故障,本文提出了一种新的基于菱形分组器的TSV聚簇故障容错结构.以菱形分组器将TSV蜂窝阵列划分为若干TSV组,为每组配置相应的修复资源,达到分散TSV聚簇故障后逐个修复的目的,并以数据选择器链共享修复资源.实验结果表明,本文结构针对聚簇或均匀分布的TSV故障修复率均达到了99%,远高于同类方法,良好适用于修复TSV聚簇及均匀故障. 

【文章来源】：微电子学与计算机. 2020,37(11)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

一维TSV故障容错结构

基于蜂窝的TSV容错结构[13]将TSV按照蜂窝拓扑结构排列,可提高面积利用率,降低TSV之间的峰值噪声和串扰.如图2所示为N层蜂窝单元构成的TSV蜂窝阵列,图中白色圆圈表示STSV,灰色圆圈表示RTSV,箭头表示存在TSV故障时信号可能的转移方向,即修复路径.相邻TSV之间的间距为p,蜂窝阵列最外层蜂窝单元的中心位置放置RTSV.蜂窝容错结构的修复路径具体可分为三部分.(一)将TSV蜂窝阵列从上至下分为若干行蜂窝单元,第一行蜂窝单元顶点上的信号采用顺时针方向转移到相邻TSV 上,第二行蜂窝单元顶点上的信号则采用逆时针方向转移到相邻TSV 上,依次类推,相邻行的信号转移方向顺逆时针交替,如图2中弧形箭头所示.(二),最外层蜂窝单元顶点上的六个信号都可以向中心RTSV转移,而针对其余蜂窝单元,如图2左下角所示,位于TSV A、C、E 上的信号可转移到位于中心点G上的STSV,位于点G 上的信号可转移到位于点B、D、F 上的STSV.(三),蜂窝阵列最外围来自相邻蜂窝单元顶点上的信号可以互相转移,如图2双向箭头所示,该路径的长度为 3 ? p .三部分修复路径相互配合,同一个信号有多个可选的转移方向,但每个TSV在同一时间只能传输一个信号,当存在TSV故障时,信号选取最合适的路径转移.

图3所示为由37个TSV组成的蜂窝阵列,图中灰色虚线表示边长为2、内角为60°的菱形分组器.白色圆圈为STSV,灰色圆圈为RTSV,TSV间距为p.将菱形分组器顶点所落的TSV列为一组,如图中灰色圆圈的 A1-A9及RA列为A组TSV,选取其中的中心位置放置RTSV.注意,由于蜂窝阵列的对称性,图中所示的RA与A4均为中心位置,本文选取RA放置RTSV.将菱形分组器以p为步长沿边平移,依次落到未分组TSV上,即可得到其他组TSV.分组结果如图4所示,37个TSV被间隔分为A、B、C、D四组,其中RA、RB、RC、RD分别为A、B、C、D组的RTSV.


本文编号：3253586