3D IC热敏电源网络设计：有效降低IR压降

"热敏电源网络设计，可降低3D IC中的IR压降" 在3D集成电路（3D IC）的设计中，由于高度的垂直堆叠，电源/接地（P/G）网络设计面临重大挑战。3D IC的集成度提高带来了显著的问题，特别是在温度管理和电源分配方面。由于漏热效应，随着芯片温度上升，导线电阻增加，漏电流也会增大，这导致了IR（电压降）的显著增加。IR压降是衡量电力传输效率的关键指标，它直接影响电路性能和功耗。 电源/接地TSV（Through Silicon Via）是解决这一问题的一种策略，它们可以垂直连接不同层上的P/G网络，从而减轻IR压降。然而，当前的方法通常受限于统一的P/G网格拓扑，这限制了TSV规划的潜力。此外，传统方法往往忽视了温度引起的电阻变化和漏电流的影响，这使得结果的准确性大打折扣。 为此，文章提出了一个创新的热敏模型，即热感知P/G TSV规划算法，该算法考虑了温度对泄漏电流的影响。通过引入短线连接P/G TSV至P/G网格，这种方法能够突破统一拓扑的局限，更有效地优化P/G网络。同时，考虑到高温环境下的电阻变化和漏电流，这种方法能提供更精确的分析结果。 理论分析和实验验证都证实了该方法的有效性。研究表明，忽略热效应可能导致IR下降低估约11%，这意味着在不考虑温度影响的情况下，缓解严重IR下降问题可能需要更多的P/G TSV。这种方法对于3D IC的电源网络设计具有重要的实际意义，因为它可以帮助设计师更好地理解和预测IR压降，从而优化设计，减少功耗，提升系统性能。 这篇研究论文探讨了3D IC中热管理与电源网络设计的紧密关系，提出了一种新的热敏模型和算法，旨在降低IR压降，提高3D IC的能效。这种创新方法不仅考虑了温度对电阻和漏电流的影响，还通过优化TSV布局克服了统一P/G网格的限制，为3D IC设计提供了有力的工具。