3D-SIC中多链式可配置容错结构术

三维（3-Dimension）芯片结构由于有着高密度、高速率、低功耗等优点而逐渐成为超大规模集成电路技术中的热门研究方向之一,在3D结构中通过使用硅通孔来连接垂直方向上的不同模块单元。但TSV在生产过程中会出现部分失效,导致整个芯片的失效。鉴于此,提出了多链式可配置容错结构,通过配置交叉开关单元,将TSV链与增加的冗余TSV导通的方法实现失效TSV的修复。实验表明整体修复率可以达到99％以上,同时面积开销和传输延迟也较低。     

信号反弹作用下的3D-SIC过硅通孔测试结构

三维堆叠集成电路(3D-SIC)主要采用过硅通孔(through silicon via,TSV)技术来实现电路在垂直方向上的互连,但TSV在制造过程或绑定后阶段都有可能出现失效,导致整个芯片无法正常工作。针对通过TSV绑定后的3D芯片,利用信号在导体中传输的不可逆性,在测试信号发送端施加两次不同测试激励,在其他层的测试信号接收端增加反弹模块,再利用触发器和多路选择器将两次反馈结果进行比较,实现针对TSV的测试。实验结果表明,180nm CMOS工艺下,与同类方法比较,提出的测试结构面积和测试平均功耗分别减少59.8%和18.4%,仅仅需要12个测试时钟周期。有效地证明了结构具有面积和时间开销较小,功耗较低的特性。     

单向链路原理分析及解决方案研究

在电力信息网络中,核心层组网链路多采用冗余方式,存在单向链路.文章论述了单向链路产生的原因及对网络造成的影响,同时针对该现象提出相关技术手段并结合原理进行分析经过实践论证,在网络设备上应用DLDP或者UDLD等技术,实现对通信链路状态的综合控制和监测,能有效解决单向链路的存在所造成的网络异常和故障,达到消除网络运行潜在威胁的目的.为今后在多链路组网方式下,避免单向链路问题,提高通道稳定性、可靠性提供新技术和新思路     

兼顾热优化的TSV容错设计

针对容错技术带来的超负荷、过热等问题,在兼顾热优化的前提下,提出利用冗余链路代替故障链路实现容错功能,把原硅通孔(TSV)的信号轮流绕行到空闲冗余通道的设计。这种方式可以有效的减少了热不均衡问题,降低了原通道上的通信量。且在通信量越大的通道中越明显,同时提高冗余配置比可以改善热优化效果。当冗余配置比为64∶8,通信量为16Mbit/s时,所有原TSV链路的温度相对于无优化时均有降低约4.8%,当冗余配置比为64∶16,通信量为64Mbit/s时,降低了约15.7%。     

3D NoC的冗余双向TSV容错设计

3D NoC(Network-on-Chip)中,若连接层间相邻路由器的两组单向TSV(Through-Silicon Via)中有1组故障,数据便不能经该通道传输。为实现容错,提出一种在基于簇的3D NoC中添加冗余双向TSV的设计。任何1组单向TSV故障,都可通过配置这组双向TSV来替换,实现容错。在无故障TSV时,也可配置这组双向TSV来帮助传输数据包,实现数据的高速传输。与参考文献相比,实验表明,有TSV故障时该设计的平均延时至少减少了43.8%,且提高了系统可靠性。     

一种三维SoCs绑定前的测试时间优化方法

提出了一种在引脚和功耗限制下3D SoCs的绑定前测试方法.对IP核细粒度划分,将每个IP核的触发器数均衡分布到各层芯片上,利用TSV进行互连,设计出一种新颖的三维结构的测试外壳扫描链,同时在功耗和引脚限制下对IP核进行测试调度.实验结果表明,该方法使得芯片的测试时间获得大幅度降低的同时对功耗的需求很小.     

3D NoC中柔性可配置的高可靠路由器设计

三维片上网络中路由器发生故障及拥塞等可靠性问题,会影响整个网络性能。因此针对路由器输入缓存的故障和拥塞问题,提出一种柔性(flexible)可配置的高可靠路由器架构。每条输入链路和2个相邻的输入缓存相连。通过建模,根据具体的故障和拥塞情况,选择合适的输入缓存路径,实现部分缓存的共享。不仅能达到路由器故障的容错目的,还能在网络重负载的情况下有效的解决网络拥塞问题。实验结果表明,方案相较于传统路由器方案,在一般传输模式和0.5 filts/node/cycle的注入率下,无故障时平均时延下降了81.89%,2个数据分配器故障时平均时延下降了87.38%。在网络出现故障和拥塞时,方案具有明显的优势,很好的保证了整个网络的高可靠性以及低时延。     

考虑连锁故障的输电网扩展规划方法

为提高电网抵御多重故障的能力,常在输电网规划中嵌入N-k安全网络约束.但该方式未考虑故障间关联性,致使故障场景数量庞大且部分场景与实际不符,可能导致规划方案投资冗余.在计及故障关联性的基础上,提出一种考虑连锁故障的输电网双层扩展规划模型.上层模型以线路投资、运行及切负荷成本之和最小为目标,考虑了故障链约束;下层模型以切负荷最小为目标,对上层模型得到的规划方案进行连锁故障校验.上下层模型以故障链约束为纽带,通过迭代添加新的约束,达到降低求解规模、加快算法收敛的目的 .以IEEE RTS-24系统为分析算例,仿真结果表明所提模型能够在抵御连锁故障的同时提升规划方案经济性.     

面向智能变电站通信网络故障自愈能力研究

针对能源互联网背景下,智能变电站的通信负荷急剧上升,导致通信网络传输可靠性差、实时性差等,且无链路故障的自愈能力。文中在分析通信网络拓扑结构的基础上,提出了一种MLPS与不间断式双冗余热备份相结合的通信方式,以提高链路故障时的自愈能力。通过对正常链路和故障链路进行仿真分析,验证文中通信方式的准确性。研究结果表明,改进通信方式在一定程度上提高了链路故障时的自愈能力。为我国智能变电站通信网络故障自愈能力的研究提供参考和借鉴。     

片上网络互连串扰故障模型的研究及改进

片上网络NoC(network-on-chip)做为微系统芯片SoC(system-on-chip)的一种拓展,结构规模巨大,内部互连复杂,在高速通信时的线间串扰故障也越来越严重。对NoC的通讯模型和结构做了介绍,阐述了包括NoC在内的高速互连电路串扰型故障的基本测试原理,并使用HSPICE仿真验证了相关机理和MA故障模型的正确性,对MT故障模型在上升态和下降态攻击线互为奇模串扰时受害线受到的串扰影响提出质疑,并对HT故障模型进行了改进。改进后的HT故障模型去掉了冗余项,使其在原有基础上更加简化。