基於矽穿孔電感的3D SoC晶片片上電壓調整模組的最佳化設計

《基於矽穿孔電感的3D SoC晶片片上電壓調整模組的最佳化設計》是依託浙江大學，由卓成擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於矽穿孔電感的3D SoC晶片片上電壓調整模組的最佳化設計
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：卓成
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

在後摩爾時代，3D SoC是延續晶片集成度增長的一個重要研究方向。其產業化的一大關鍵在於能否套用低成本高效率的電源方案。然而，傳統的基於電路板電壓調節器（VR）的電源方案受限於SoC多個電源域及複雜度帶來的高成本問題，主流的片上集成VR方案（如第四代酷睿晶片）則受限於封裝上空芯線圈電感的尺寸及3D架構，均難以直接套用於先進工藝下的3D SoC晶片。本課題利用3D晶片片上冗餘矽穿孔來設計電感，由此提出基於矽穿孔電感並充分利用3D架構的片上集成VR電源方案。該方案對3D晶片設計提出一個全新方向，填補了國內外相關研究的空白，其優勢在於：（1）集成VR完全通過片上資源實現，具有良好的可擴展性及兼容性；（2）相比平面螺旋電感及空芯線圈電感，最佳化後的矽穿孔電感大大減少占用面積；（3）整個系統充分利用3D架構，通過最佳化矽穿孔工藝及電路設計，可滿足絕大部分SoC晶片供電需求，具有高集成度、低成本的優點。

結題摘要

在後摩爾時代，3D SoC是延續晶片集成度增長的一個重要研究方向。其產業化的一大關鍵在於能否套用低成本高效率的電源方案。然而，傳統的基於電路板電壓調節器（VR）的電源方案受限於SoC多個電源域及複雜度帶來的高成本問題，主流的片上集成VR方案（如第四代酷睿晶片）則受限於封裝上空芯線圈電感的尺寸及3D架構，均難以直接套用於先進工藝下的3D SoC晶片。本課題利用3D晶片片上冗餘矽穿孔來設計電感，由此提出基於矽穿孔電感並充分利用3D架構的片上集成VR電源方案。該項目在實施期間重點研究了矽穿孔電感自工藝到架構的系統化設計方法，然後在此基礎上探索了矽穿孔電感電源信號完整性評估方法及指導性準則以及矽穿孔電感仿真最佳化工具，最後提出了基於矽穿孔電感的集成VR原型及最佳化設計方法。本課題的研究將有力地推動矽穿孔電感在集成VR設計中的套用，從而實現高集成度、低成本的VR設計。