[发明专利]利用硅连接层集成HBM存储裸片的多裸片FPGA

权利要求书

1.一种利用硅连接层集成HBM存储裸片的多裸片FPGA，其特征在于，所述多裸片FPGA包括基板、层叠设置在所述基板上的硅连接层、层叠设置在所述硅连接层上的FPGA裸片和HBM存储裸片，所述硅连接层覆盖所有的FPGA裸片和HBM存储裸片；

所述FPGA裸片内包括裸片NOC网络、硅堆叠连接模块和连接点引出端，所述硅堆叠连接模块内包括若干个硅堆叠连接点，所述裸片NOC网络包括若干个通过路由通道相连的裸片路由节点，每个裸片路由节点包括通过网络接口相连的功能IP模块和路由器，相邻的裸片路由节点通过连接在路由器之间的路由通道相连；裸片路由节点中的路由器与硅堆叠连接点相连，所述硅堆叠连接点通过重布线层内的顶层金属线连接相应的连接点引出端；

所述硅连接层内布设有硅连接层互连框架，所述硅连接层互连框架包括路由器、网络接口和路由通道，相邻的路由器分别通过路由通道相连，每个所述路由器连接一个网络接口，每个路由器的设置在四个不同的方向的4组输入输出端口分别与四个方向相邻的路由器相连；

所述HBM存储裸片的HBM接口同时连接所述硅连接层互连框架中的N个网络接口，N≥2，所述HBM存储裸片与其相连的N个网络接口和N个路由器构成一个HBM节点；所述FPGA裸片上与裸片路由节点相连的连接点引出端连接到所述硅连接层互连框架中的路由器，所述HBM节点使用多个路由器同时与所述FPGA裸片内的N个裸片路由节点互连通信。

2.根据权利要求1所述的多裸片FPGA，其特征在于，所述硅连接层内还布设有与所述硅连接层互连框架中的网络接口相连的FIFO，每个FIFO及其相连的网络接口和路由器构成一个中转节点，每个HBM节点通过N个中转节点同时与N个裸片路由节点互连通信。

3.根据权利要求1或2所述的多裸片FPGA，其特征在于，

每个HBM节点将待传输数据分为N组子数据，N组子数据的位宽之和为所述待传输数据的位宽，N组子数据的位宽相同或不同，所述HBM节点通过其连接的N个路由器将N组子数据分别传输给所述FPGA裸片内的N个裸片路由节点；

和/或，所述FPGA裸片内的N个裸片路由节点分别将N组子数据通过HBM节点连接的N个路由器传输给所述HBM节点，所述HBM节点将N组子数据合并形成高位宽数据。

4.根据权利要求1所述的多裸片FPGA，其特征在于，所述硅连接层片上网络中的每个路由器包括5*5的全互通开关阵列及其相连的5组输入输出端口，其中一组输入输出端口连接对应的网络接口，其余4组输入输出端口分别设置在四个不同的方向，分别用于与四个方向相邻的路由器相连；各个路由器形成二维互联阵列。