2.5D系统封装中高速I/O链路信号/电源完整性协同仿真

提出了一种2.5维(2.5D)系统封装高速输入/输出(I/O)全链路的信号/电源完整性(Signal integrity/power integrity,SI/PI)协同仿真方法。首先通过电磁全波仿真分析SiP内部“芯片I/O引脚-有源转接板-印刷电路板(即封装基板)-封装体I/O引脚”这一主要高速信号链路及相应的转接板/印刷电路板电源分配网络(Power distribution network,PDN)的结构特征和电学特性,在此基础上分别搭建对应有源转接板和印刷电路板两种组装层级的“信号链路+PDN”模型,并分别进行SI/PI协同仿真,提取出反映信号链路/PDN耦合特性的模块化集总电路模型,从而在电路仿真器中以级联模型实现快速的SI/PI协同仿真。与全链路的全波仿真结果的对比表明,模块化后的协同仿真有很好的可信度,而且仿真时间与资源开销大幅缩减,效率明显提升。同时总结了去耦电容的大小与布局密度对PDN电源完整性的影响及对信号完整性的潜在影响,提出了去耦电容布局优化的建议。

基于2.5D封装系统的存储型计算研究

对于数据密集型应用,大量能量和延时消耗在计算和存储单元之间的数据传输上,造成冯·诺依曼瓶颈。在采用2.5D封装集成的系统中,这一问题依然存在。为此,提出一种新型的硬件加速方案。引入存储型计算到2.5D系统中,使片外存储具备运算的能力。将存储器划分为若干个bank,支持bank间并行访问,并在存储阵列中设计可配置的加速单元,充分利用存储阵列的带宽进行并行计算,降低数据传输的延时和能耗。以H.264解码中的反量化反变换为例对该结构进行实现,仿真结果显示,相较于传统软件实现方法,该方案可获得7.1倍的性能提升,节省80.5%的能量,并且只增加2%的面积开销。