【摘 要】
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三维时钟树能将不同晶片层上的时钟末端,连接到同一个时钟源点上,实现不同晶片层上时序单元的同步。与二维集成电路中的时钟树不同,三维时钟树需要依靠硅通孔Through Silicon Via（TSV）来实现不同晶片层之间的垂直互连,而TSV与TSV之间的可能存在耦合与信号串扰,这会导致部分时钟树信号发生改变,引起时钟偏斜。针对这一问题,本课题提出了一种新颖的优化方法,通过时钟树电路设计抵消串扰造成的延
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三维时钟树能将不同晶片层上的时钟末端,连接到同一个时钟源点上,实现不同晶片层上时序单元的同步。与二维集成电路中的时钟树不同,三维时钟树需要依靠硅通孔Through Silicon Via（TSV）来实现不同晶片层之间的垂直互连,而TSV与TSV之间的可能存在耦合与信号串扰,这会导致部分时钟树信号发生改变,引起时钟偏斜。针对这一问题,本课题提出了一种新颖的优化方法,通过时钟树电路设计抵消串扰造成的延时变化即时钟偏斜,从而减小串扰对时钟信号延时的影响。本课题首先给出了三维时钟树的两种延时计算方法,Elmore延时计算可以用于算法分析和证明,传输函数近似法计算可以用于精确延时计算。其次,本课题给出了TSV与TSV耦合简化电路,并由公式推导出电路耦合影响下延时的变化。接着,本课题给出了优化时钟偏斜的时钟树生成算法NNXT-3D,通过改变时钟树布线,抵消串扰造成的时钟偏斜。最后,本课题使用测试用例进行算法仿真验证。实验结果表明,本课题提出的耦合串扰造成的延时计算精度也比较高,计算结果与电路仿真器的延时结果误差在5.3%以内。最后,测试用例仿真证明了超过20%的TSV受到其它TSV信号串扰影响,而本课题提出的三维时钟树优化算法NNXT-3D减小了时钟偏斜,平均时钟偏斜最多减小76.0%,有一定应用价值。
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