对角线六边形的TSV冗余结构设计

硅通孔(TSV)在制造过程中容易产生各类故障缺陷,导致3D芯片合格率降低。为了解决这一问题,提出一种新的对角线六边形冗余结构,对均匀故障的修复率保持在99%以上,对聚簇故障的修复率与路由冗余结构相近,并高于环形冗余结构。实验结果表明,与环形和路由冗余结构相比,该结构的面积开销分别减小了1.64%和72.99%,修复路径长度分别降低了39.4%和30.81%;与路由结构相比,该结构的时间开销缩短了62.55%。

3D-IC中基于时分复用的TSV蜂窝容错设计

三维芯片(3D-IC)通过硅通孔(TSV)技术来实现电路的垂直互连,延续了摩尔定律,但在制造、绑定等过程中,TSV容易引入各类缺陷。添加冗余TSV是解决该问题的有效方法之一,但TSV面积开销大、制造成本高。提出一种基于时分复用(TDMA)的TSV蜂窝结构容错设计方案,它基于时间对信号TSV进行复用。实验结果表明,与一维链式TDMA结构相比,蜂窝TDMA结构提高了30%的故障覆盖率,并且故障覆盖率随着蜂窝阵列的扩展持续提升。在64TSV阵列中,与一维TDMA结构相比,蜂窝拓扑结构的面积开销降低了10.4%。

基于间隔分组的TSV聚簇故障冗余结构

由于不成熟的工艺技术和老化影响,基于硅通孔(Through Silicon Via,TSV)的三维集成电路(Three-Dimensional Integrated Circuit,3D IC)中易发生聚簇故障,而降低芯片良率.为修复TSV聚簇故障,本文提出基于间隔分组的故障冗余结构.通过间隔分组将聚簇的TSV故障分散到不同冗余组从而利用各组的冗余资源修复,并利用MUX链实现组间共享冗余资源.实验结果表明,相较传统的路由、环形、切换转移冗余结构,本文结构修复率分别提高27.5%、62.7%及11.4%.并且在聚簇严重的情况下,本文结构修复率保持接近100%.

基于菱形分组器的TSV聚簇故障容错结构

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.