[发明专利]针对3DNoC中TSV故障分级的容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路芯片的应用技术领域，尤其涉及一种针对3D NoC中TSV故障分级的容错方法。

背景技术

3D IC技术是通过短且密集的Through Silicon Via（TSV）将多层硅片堆叠在一起，缩短了链路长度，增加了链路带宽，从而提高网络性能并降低通讯延时，在半导体产业已获得可观收益。虽然在集成系统中使用3D Network on Chip（NoC）架构相比传统2D NoC具有更多优点，但存在多种因素会导致3D架构变成非全互连。其原因可分为两个方面：

1、因TSV故障而导致的非全互连。在3D IC的封装过程中，由于制造TSV时可能产生空隙或气泡，绑定时TSV与衬垫不重合，以及在焊接过程TSV间短路或TSV与衬垫间开路均会导致TSV故障。同时，TSV在使用过程中也容易出现故障。

2、在某些特定应用中因各个模块大小不一（上层一个IP核的面积与下层若干个IP核总面积相当，而上层的IP核只与下层中一个IP核通过TSV相连）而导致3D NoC非全互连。

由TSV故障而导致的非全互连，可引起系统性能下降，甚至可能引起NoC通讯系统工作的停止，或者死锁甚至可能使整个芯片报废。因此，在3D NoC中对TSV进行硬件容错变得尤为重要。同时，要保证非全互连3D NoC架构下的系统性能，对容错路由算法的研究也必不可少。一般对于TSV容错的方案可分为三类：

1、采用冗余TSV，为达到一定的容错能力，需要添加足够多的冗余TSV，带来较大的面积和功耗开销，且只能容数量有限的TSV故障。

2、对TSV进行加固，当TSV链路故障时，利用该链路内剩余可用TSV串行传输数据，减少了因TSV故障而带来的系统性能降低，但在不添加冗余TSV的情况下容错性能不高。

3、采用容错路由算法绕过故障节点，但是这种方法会带来延时和功耗的增加以及系统性能的下降，并且会带来部分系统无故障资源的浪费。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种针对3D NoC中TSV故障分级的容错方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种针对3D NoC中TSV故障分级的容错方法，操作步骤如下：

a、对TSV链路进行故障测试，得到TSV链路中各TSV位线的故障状态；

b、对TSV链路中各组TSV的故障状态进行判定，若无TSV故障则将该组故障状态标记为(00)₂，若组内故障TSV数≤1/2组内TSV数，则将该组故障状态标记为(01)₂，否则将其故障状态标记为(10)₂；对于(00)₂组所对应的数据一次传输完毕；对于(01)₂组所对应的数据分两次传输；(10)₂组所对应的数据通过非(10)₂组TSV进行传输，当四组TSV状态值之和大于6时，该TSV链路不可用；

c、对于TSV链路存在故障且仍可用时，数据通过TSV进行串行传输；

d、对于不可用的TSV链路，数据通过局域化的容错路由算法，找出最优TSV完成传输。

步骤c中所述的的串行传输为：当存在(10)₂故障状态组时，需进行组与组间的串行传输；若存在(01)₂故障状态组，需进行组内的数据串行传输，在组间串行传输时，串行控制器首先让(00)₂/(01)₂组传输数据，当其中一组传输完毕后，串行控制器将(10)₂组对应的数据分配到该组上传输即可，在进行组内数据串行传输时，首先将无故障TSV所对应的数据位发送出去，第二周期再将剩余数据位分配到无故障TSV上传输即可。

步骤d所述的局域化的容错路由算法为：首先，每个路由器均需存储距离该节点两跳内各节点UP/Down TSV可用状态的TSV状态表，其次，将TSV表在逻辑上将分为四个区域，最后，当IP核需要层间通信时，在数据包发往网络之前，根据目的节点方向来选择查找TSV UP Table/TSV Down Table，采用由近至远的方式选出可用的TSV地址,将该TSV地址作为临时目的地址放在数据包头部，利用XY-YX路由算法找到该地址后，去掉临时数据包头，根据原目的地址继续传输即可。