基於三維SoP的高性能微處理器片上互連和存儲研究

《基於三維SoP的高性能微處理器片上互連和存儲研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由竇強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於三維SoP的高性能微處理器片上互連和存儲研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：竇強
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

高性能微處理器技術是國家安全和國防安全的重要基礎技術。本項目針對未來10-15年高性能微處理器的下一代主流體系結構開展研究，研究基於SoP的高性能微處理器的片上三維光互連體系結構、基於網路演算的三維互連結構性能分析與最佳化和三維片上存儲劃分機制等。要解決的關鍵科學問題是高性能微處理器互連結構中功耗、頻寬、延遲、面積、可靠性等綜合性能的影響因子調整方法問題、基於網路演算的三維片上網路多個業務流競爭網路資源的複雜衝突建模問題和用戶程式的訪存行為模式的感知機制三個問題。項目的特色和創新包括片上三維光互連網路的光電並行體系結構、多業務流競爭網路資源的衝突樹演算模型和套用對片上存儲失效的高準確性預測模型。項目將提出片上光互連網路的光電並行雙層體系結構，提出基於網路演算的三維片上網路性能分析和最佳化方法、提出基於訪存行為模型和動態溫度模型的三維共享存儲劃分機制和提出高可靠低開銷的三維片上存儲動態容錯機制。

結題摘要

本項目針對未來高性能微處理器的下一代主流體系結構展開研究，提出了軟體定義的三維片上光網路SD-PNoC、基於蝶型結構的三維片上光網路SuP以及多層次混合的三維片上光網路HaoDo；基於網路演算理論對三維片上網路進行了性能分析，提出了高能效的片上網路PNC設計方法；提出了一種綜合考慮溫度、功耗和可靠性等因素的三維快取結構SubCacheline；針對三維SoP設計中TSV的結構特點，對方形和圓形TSV在不同位置、結構的情況下進行了熱建模；構建了對TSV結構進行模擬的3D-ICE模擬器，對模擬器的正確性進行了分析驗證，並分析了TSV在不同布局、數量、大小時對三維積體電路的影響；利用3D-ICE模擬器分析了三維SoP的散熱特點，並從靜態、動態兩個方面提出了適用於微通道液體冷卻的三維微處理器的溫度調節方案。項目研究期間，發表學術論文15篇，其中SCI檢索5篇、EI檢索3篇；撰寫學術專著1部；申請發明專利6項；培養畢業博士研究生3人、碩士研究生6人。本項目的部分研究成果已成功套用於國防科學技術大學計算機學院自主研製的高性能多核處理器中。