PathFinding optimiert gleichermaßen Systementwurf und 3D-Aufbau gestapelter ICs

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Aus der Vielzahl der Optionen richtig auswählen

Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Optionen sollten sorgfältig gegeneinander aufgewogen werden. Darüber hinaus bestimmt die Entscheidung für ein bestimmtes Design auch die Anforderungen an eine Technologie zum dreidiensionalen Systemaufbau. Dies soll ein Codier-Chip für H264/AVC verdeutlichen, der aus 6 Cores mit sehr langen Befehlsworten VLIW (very long instruction word) besteht, die mit einer zweilagigen Speicherhierarchie verbunden sind.

Eine Auslagerung des Speichers in eine definierte Technologieschicht kann die Fertigungskosten entscheidend senken. Allerdings kann die Frage, welcher Speicher bewegt werden soll, auch die endgültige technologische Komplexität beeinflussen. Sollen beispielsweise der L2-Cache und die L1-Speicher in eine zweite Lage integriert werden, dann sind sehr feine TSVs im 1-µm-Raster nötig. Diese schränkt allerdings die 3D-Technologie sehr stark ein.

Daher sollten Systementwickler sehr sorgfältig prüfen, welche Ausprägung einer 3D-Technologie am besten die Anforderungen ihrer Anwendung erfüllt. Es kommt vor allem darauf an, den Kompromiß zwischen Verlustleistung, Leistungsmerkmalen und Kosten schon in frühen Stadien der Technologieentwicklung und des System-Designs zu ermitteln.

Mit PathFinding die optimale 3D-Technologie in der Designphase ermitteln

Allerdings gibt es derzeit noch keine geeignete, kommerziell verfügbare Lösung, um die Einflüsse der unterschiedlichen Optionen auf das physikalische Design schon während der Explorations-Phase der Systementwicklung festzustellen. So ist es derzeit gängige Praxis für die 2D-Design-Technologie, Tabellenwerke zu nutzen. Diese Tabellen listen lediglich Schätzwerte für Fläche, Leistungsmerkmale und Verlustleistung individueller IP-Komponenten.

Solche Informationen sind für gestapelte Systeme nicht brauchbar, weil deren Leistungsmerkmale und Kosten vom aktuellen physikalischen Layout des Stapels und der gewählten 3D-Technologie abhängen. Ein alternativer Ansatz könnte darin bestehen, eine komplette Musterlösung zu erstellen. Obwohl diese Methode heute allgemein akzeptiert wird, ist sie recht kostspielig. Zudem sind die Entwicklungszyklen viel zu lang, um damit die Komplexität eines 3D-Systems in den Griff zu bekommen.

Diese Überlegungen verlangen nach einem Verfahren, das es ermöglicht, 3D-Technologie und Systementwurf in einer frühen Entwicklungsphase zu optimieren. Vor allem wird ein derartiges Verfahren unverzichtbar zur Steuerung eines 3D-System-Designs und zur Planung der Roadmap einer 3D-Technologie-Entwicklung.

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