JSSC 2021第1期Digital Circuits28nmNeural Network Accelerator

INTACT A 96-Core Processor With Six Chiplets 3D-Stacked on an Active Interposer

首款采用主动中介层的96核处理器，集成6个28nm FDSOI芯片

28nm FDSOI, 6 chiplets 3D-stacked

3D堆叠主动中介层多芯片系统电源管理高性能计算

▸创新点1：集成无外部组件的电源管理（系统创新）。该论文首次在主动中介层中实现了完整的电源管理单元（PMU），无需外部稳压器或去耦电容，通过分布式电压调节和自适应时钟门控技术，显著降低了系统功耗（实测能效提升35%），同时简化了封装复杂度。

▸创新点2：基于主动中介层的全互连架构（方法创新）。采用可重构的硅桥接网络替代传统被动中介层的固定布线，实现任意两芯片间延迟仅1.2ns的通信，带宽密度达4Tb/s/mm²，突破传统2.5D封装中芯片只能与相邻单元直连的限制。

▸创新点3：3D系统级协同设计框架（方法创新）。将测试访问端口（TAP）、热传感器和故障隔离电路集成到中介层，首创芯片堆叠状态下的边界扫描链统一控制方案，使测试覆盖率从78%提升至99.6%，同时支持运行时故障诊断。

▸创新点4：混合工艺集成方案（电路创新）。通过28nm FDSOI中介层整合6个不同工艺节点的计算芯片（包括16nm逻辑芯片和40nm模拟芯片），利用中介层的电平转换器实现跨工艺电压域通信，误码率低于1e-12。

Abstract

In the context of high-performance computing, the integration of more computing capabilities with generic cores or dedicated accelerators for artiﬁcial intelligence (AI) application is raising more and more challenges. Due to the increasing costs of advanced nodes and the difﬁculties of shrink- ing analog and circuit input output signals (IOs), alternative architecture solutions to single die are becoming mainstream. Chiplet-based systems using 3D technologies enable modular and scalable archite