三維芯片中硅通孔容錯技術與存儲器堆疊方法研究.pdf

1、隨著納米級、亞納米級制造工藝的發(fā)展，集成電路的性能迅速提高，傳統(tǒng)的芯片設計思想和理念，已經(jīng)無法滿足當前制造行業(yè)的發(fā)展和集成電路市場的需求，芯片設計行業(yè)遇到了前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。三維集成電路的提出，給集成電路行業(yè)帶來了一個新的研究方向。與傳統(tǒng)的二維平面集成電路相比，三維集成電路有著更高的芯片集成度、更密集的布線和更高的性能，被認為是一種很有發(fā)展前景的集成電路制造技術。然而，人們對三維集成電路技術的研究還處于初級階段。無論是理論研究，還是實

2、際應用，也都還面臨這諸多問題。
　　硅通孔(Through Silicon Vias，TSVs)作為三維芯片中各層之間的互連線，在整個系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色。由于目前制造工藝水平的限制等因素，電路中的TSVs出現(xiàn)故障在所難免，如何修復故障TSVs，保證系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時依然能夠正?？煽窟\行，是目前行業(yè)研究的重點之一。本文提出了基于互連線線長導向的TSVs分布容錯結構設計。根據(jù)不同的電路特點，將整個芯片按照信號TSVs的數(shù)量分成若

3、干區(qū)域，在每個區(qū)域中再分配冗余TSVs修復故障，完成容錯?；诨ミB線線長導向的TSVs分布更加符合實際情況;劃分區(qū)域分配冗余TSVs的方法，有效避免了電路中TSVs密度較高區(qū)域線路復雜導致故障難以修復的問題;較短的布線和較低的傳輸延遲，也降低了整體芯片的功耗。
　　存儲器作為集成電路中應用最為廣泛的系統(tǒng)之一，是當前行業(yè)內(nèi)的研究熱點。更高的集成度、更小的功耗以及更強的性能，都是各大生產(chǎn)廠商競相追逐的目標。三維堆疊存儲器已經(jīng)作為三維集

4、成電路的先驅大規(guī)模量產(chǎn)。存儲器的修復問題，一直是行業(yè)研究的熱點和難點。本文提出了一種基于相鄰層的冗余共享修復策略，每層芯片與其上下相鄰層之間均通過TSVs連接共享冗余，替換修復故障單元。在此基礎上提出了一種新的堆疊方法，將故障數(shù)目較多的芯片與較少的交替堆疊，最終形成的堆疊結構中，故障數(shù)目較多的芯片均能從相鄰層獲取冗余。所提方法的硬件開銷較小，而且由于每層芯片均能利用相鄰上下層的冗余來修復自身故障單元，更加有效地利用了冗余單元，提高了成品