3d集成电路布局布线基准测试电路研究

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1、中文图书分类号：TN47密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：3D集成电路布局布线基准测试电路研究论文作者：杨扬专业类别/领域：集成电路工程指导教师：侯立刚论文提交日期：2017年4月UDC：38学校代码：10005中文图书分类号：TN47学号：S201402204密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目3D：集成电路布局布线基准测试电路的研究英文题目RESEARCHON：PLACEANDROUTEBENCHMARKFOR3DIC论文作者：杨扬专业类别/领域：集成电路工程研究方向：集成电

2、路设计与系统集成申请学位：工程硕士专业学位指导教师：侯立刚讲师所在单位：信息学部微电子学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：杨扬日期：2017年5月25日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交

3、论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：杨扬日期：2017年5月25日导师签名：侯立刚日期：2017年5月25日摘要摘要随着集成电路规模的增加，集成电路的设计制造技术的进步，工艺技术已逐渐达到物理极限。3D集成电路是最有可能突破工艺瓶颈的解决方案之一。其采用三维晶片堆叠的方式来提高系统集成度，通过硅通孔（Through-Silicon-Via,TSV）来实现层间垂直互连，提高电路性能。但是，目前3D集成电路的设计流程没有统一标准，也没有成形的基准电路（benchmark）可以提

4、供3D-IC进行布局布线等功能的测试研究。所以研究3D集成电路的benchmark成为了推动3D集成电路设计技术进步的关键。本文针对3D集成电路布局布线基准测试电路进行了研究。本文提出了一种2D集成电路转换为3D集成电路的方法，并用此方法生成了一套标准的3D基准测试电路。此外，提出了2D-3D的分层算法、跨层线网TSV生成插入的算法，用于2D-3D过程中将平面互连线网转换为TSV，使生成的3D基准测试电路符合实际3D电路的标准。本文实现了实际2D集成电路设计转换为3D基准测试电路的算法。可将任意2D物理设计转为3D基准测试电路。由于实际电路设计的线网不适合直接进行2D-3D转换，因此，提

5、出了将2D集成电路先转换为2Dbookshelf电路，再将2Dbookshelf电路转换为3Dbookshelf电路，使实际的2D集成电路设计转换为3Dbenchmark，实现3D基准的自定制。本文实现了将3Dbenchmark逆转换为实际3D集成电路设计。本文开发了对应的转换系统平台，可以把由2D集成电路设计转换生成的3Dbenchmark逆转换为实际的3D集成电路设计，此3D电路设计与2D布局布线工具兼容，可进行3D集成电路单层电路的布局布线。本文采用六种不同类型的集成电路设计进行了验证。得出TSV数、运行时间等数据，并对数据进行了验证与分析。结果显示，该转换方法针对不同类型的电路设

6、计均可以顺利转换为对应的3D基准测试电路并可逆转换为实际3D设计。本文的研究不仅可以提供一套3D基准测试电路供测试使用，也可将2D实际电路设计转换为3D基准测试电路，且可逆转换为实际3D电路设计。此3DIC设计可以利用2D集成电路的物理设计工具进行实际的布局布线工作。所以，本文的整体研究对3DIC的设计发展有重大意义。关键词：3D基准测试电路；2D集成电路设计；3D集成电路设计；布局布线IAbstractAbstractWiththeincreaseofthescaleofintegratedcircuit,thedesignandmanufactureofintegratedcircu

7、ittechnologyisalsoinconstantdevelopment,andthetechnologyhasreachedthephysicallimit.3Dintegratedcircuitisoneofthemostpossiblewaytobreakthroughthebottleneckoftheprocess.Itusesthewayofthree-dimensionalchipstackingtoimprov