1、3D片上網絡結合了3D集成技術與片上網絡的優(yōu)勢，能夠縮短芯片內部的物理連線、降低時延、提高吞吐、減少功耗與面積開銷，還能在不增加設計復雜度的前提下將多種工藝集成在一塊芯片上，滿足芯片功能多樣化的發(fā)展趨勢。然而3D片上網絡在帶來巨大優(yōu)勢的同時也需要面對新的挑戰(zhàn)。TSV技術的不成熟與高熱量密度使得在拓撲結構與路由算法的設計過程中需要更多的考慮成品率與散熱問題。因此本文的研究重點為如何在滿足性能需求的同時實現具有較低TSV密度的3D拓撲結構以

2、及設計能夠實現熱量均衡的3D路由算法。
　　本文首先總結了片上網絡的發(fā)展現狀，并對3D片上網絡中引入的新問題進行了分析。然后對比了3D片上網絡層間通信采用總線以及點到點鏈路的優(yōu)缺點，并利用OPNET軟件開發(fā)了3D片上網絡仿真平臺對兩者的性能仿真，總結出了兩種層間通信方式適用的應用場景。接著基于層間通信方式分析得到的結論，選擇點到點鏈路實現3D通用處理器的層間通信，并針對TSV成品率較低的問題設計了一種共享垂直鏈路的3D拓撲結構。該

3、拓撲結構能夠在滿足網絡性能需求的同時將芯片中的TSV數目減少75％，大幅提高了芯片的成品率并減少了芯片的面積與功耗開銷。然后，針對垂直堆疊導致3D結構熱量密度過高的問題，設計了一種能夠實現熱量均衡的無死鎖3D路由算法以降低芯片的峰值溫度。該算法將流量按照從底層到高層遞減的方式分布，有效的緩解了由于芯片中不同層導熱能力差異引起的高溫現象，減緩了芯片的老化速率，延長了芯片的使用壽命。最后通過仿真平臺驗證了所提方案中的可行性，仿真結果顯示本文