根据ITRS的统计,越来越昂贵的设计成本逐渐成为半导体行业发展的阻力。为了解决这个问题,复用现有的设计资源是大势所趋。大部分传统的复用形式为IP,复用的级别一般是模块级别的复用。但是,当三维堆叠技术逐渐进入量产阶段,而且成为未来的主流技术之后,不同制造工厂生产的裸晶片可以采用三维集成技术自由的组合堆叠。于是本文大胆设想,将复用推广到片的级别,让制造检测好的已知合格片在不同的三维堆叠设计中使用。在分析了大量现有的片上网络(NoC)的设计之后,本文发现：大部分的片上网络采用的都是相似的拓扑结构,即基于mesh的拓扑结构,而交换策略和路由方式也基本相似。这个发现为通用网络GNet的设计奠定了基础,即可以设计一种通用片上网络,它可以满足大部分片上网络设计的需求。本文提出了通用网络GNet。它将众多网络服务集成在一个已知合格片中,这个片称为通用网络服务片(GNSD),该片可以与各种裸晶片堆叠为三维芯片,与其它功能片上的处理单元或存储单元组成片上网络。这种采用GNSD构建片上网络的体系结构称为GNet。采用GNet的网络有低功耗、高带宽、低延迟的优点,同时是动态可配置的,可以适用于大量不同的设计需求。成本往往是决定一个新技术能否被推广使用的关键。为了衡量GNet体系结构的成本问题,本文在研究现有的成本模型的基础上,提出了一种涵盖了设计成本、复用成本和制造成本的综合成本模型。为了更好的设计通用网络服务片,本文分析了大量的众核处理器的制造成本。实验对象为8、16、24、32、64、96、128、192、256个资源的众核处理器,在分析了它们的二维芯片制造成本,和划分成2—16层的三维芯片的制造成本之后,得出结论：在一定的集成电路制造缺陷密度下,要想获得最低的制造成本,必须让三维堆叠芯片的每个片的面积都接近最优划分面积。并确定了一定的平均电子缺陷密度下的最优划分面积。基于这个结论,本文设计了四种通用网络服务片,它们采用不同的工艺制造,设计者可以根据不同的设计需求来选择合适的通用网络服务片。为了验证通用网络GNet的成本优势,本文对采用GNet的三维芯片和传统的三维芯片的进行了成本对比。最终得出结论,当一个众核处理器的片上网络的资源数目较小时(数目需要根据具体的工艺、资源大小等各项条件决定),二维芯片的成本低；当资源数目较多时,将该众核处理器采用三维方式来实现的成本更低。对于三维方式的两种实现方式：GNet和传统方式,采用GNet进行三维芯片设计,相比传统的三维芯片设计,设计成本将有大幅度降低,而制造成本变动不大。随着将来芯片复杂度的增加,设计成本迅速上涨,而能够减少设计成本的GNet三维片上网络体系结构会有很大的应用价值。