裸芯间高速扩展系统及其扩展方法与流程

1.本发明涉及一种裸芯的扩张连接，尤其是裸芯间高速扩展系统及其扩展方法。


背景技术：

2.在单片专用集成电路中，所有元件都是在一个硅片上用同一种工艺设计和制造的。随着工艺尺寸的缩小，开发这样的集成电路成本和开发周期变得极高。在此情况下，多裸芯集成是必然的选择。而多裸芯集成的难点在于如何高效互联各个裸芯，并保证在功耗约束下实现较高的微系统性能。目前已有的面向多裸芯集成的通信协议要么是专用协议，通用性较差，要么是技术体系过于庞杂难以使用。在多裸芯互联总线协议不成熟的情况下，如何基于我国的现实情况和现阶段技术水平，定义出符合目前集成电路发展需求的多裸芯互联总线协议是突破新一代集成微系统的关键问题。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供一种裸芯间高速扩展系统，用于多协议芯片级联和扩展，可实现裸芯级网络nod(network
‑
on
‑
die)的跨裸芯互连以及跨裸芯接口的源同步。
4.具体技术方案为：
5.裸芯间高速扩展系统，包括跨裸芯扩展同步器和与跨裸芯扩展同步器连接的直连通路，跨裸芯扩展同步器设置在裸芯上，裸芯之间通过跨裸芯扩展同步器和直连通路连接，所述跨裸芯扩展同步器用于控制数据传输，所述数据包括：时钟信号、复位信号、握手信号和数据信号，其中，所有信号都以差分形式成对出现。
6.优选的，所述跨裸芯扩展同步器包括双向lvds，所述直连通路与所述双向lvds连接。
7.优选的，所述握手信号为valid/ready握手信号。
8.优选的，所述数据信号为位宽可配置的data数据信号。
9.优选的，所述时钟信号为源同步时钟信号。
10.裸芯间高速扩展方法，包括以下步骤：
11.裸芯间采用双向lvds进行直连通信，数据包括时钟信号、复位信号、握手信号和数据信号，所有信号都以差分形式成对出现。
12.优选的，所述双向lvds将时钟信号、复位信号、数据信号和握手信号进行差分，分别得到两路信号，所述两路信号由lvds接收器接收，接收器通过判断两路信号的差值来确定所发送的数据。
13.优选的，所述时钟信号为源同步时钟信号，其中双向lvds的输入端的随路差分时钟cpiclkb和cpiclkn均来自于与之相连的另一个双向lvds的输出端的时钟cpoclkb、cpoclkn。
14.与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
15.本发明提供的裸芯间高速扩展系统通用性好、复杂度低、实现了互连裸芯的灵活
扩展，进而构成更大的封装级网络，为后续的微系统集成奠定了基础。裸芯间高速扩展系统由两个独立时钟域的通道构成，每个通道具有独立的信号，所有信号都以差分信号形式成对出现，满足了跨裸芯接口的源同步特性以及跨裸芯互连的高速通信。
附图说明
16.图1是互联裸芯及其相互连接的结构示意图；
17.图2是裸芯间高速扩展系统的结构示意图；
18.图3是直连通路的结构示意图；
19.图4是差分信号的生成与整合。
具体实施方式
20.现结合附图对本发明作进一步说明。
21.实施例一
22.如图1至图4所示，裸芯间高速扩展系统，包括跨裸芯扩展同步器和与跨裸芯扩展同步器连接的直连通路，跨裸芯扩展同步器设置在裸芯上，裸芯之间通过跨裸芯扩展同步器和直连通路连接，跨裸芯扩展同步器用于控制数据传输，数据包括：时钟信号、复位信号、握手信号和数据信号，其中，所有信号都以差分形式成对出现。
23.跨裸芯扩展同步器包括双向lvds，直连通路与双向lvds连接。
24.握手信号为valid/ready握手信号。
25.数据信号为位宽可配置的data数据信号。
26.时钟信号为源同步时钟信号。
27.如图1所示，互联裸芯是一种通用标准裸芯，它能够方便地实现数据传输、接口扩展和裸芯间级联。互联裸芯的内部是一个裸芯级网络(network on die，nod)，它由路由器和传输总线组成。具体的，互联裸芯主要包括协议转换电路和内部裸芯级网络，所述协议转换电路包括多个协议转换模块，用于提供多种与外部连接的标准主流协议接口；所述内部裸芯级网络包括传输总线和路由器，协议转换模块均分别与内部裸芯级网络的边界节点连接，用于传输来自接口的数据包。nod用于数据路由和高速传输。协议转换电路同时将nod协议转换到主流协议，用于与其他功能裸芯连接。
28.跨裸芯扩展同步器设置在互联裸芯上，实现互联裸芯内外不同时钟域的数据传输，跨裸芯扩展同步器与nod中的一个边界节点连接，从而形成数据传输路径。
29.互联裸芯之间通过裸芯间高速扩展系统连接，裸芯间高速扩展系统也称为扩展总线cibp(chiplet interconnect bus on
‑
package)，是一种裸芯间扩展总线协议，用于多协议芯片级联和扩展，可实现裸芯级网络nod(network
‑
on
‑
die)的跨裸芯互连以及跨裸芯接口的源同步。
30.直连通路包括输入通道和输出通道，输入通道包括cpiclkb、cpiclkn、cpiresetn、cpivalid、cpidata和cpiready；输出通道包括cpoclkb、cpoclkn、cpovalid、cpodata和cpoready。
31.扩展总线cibp用于nod的跨裸芯互连，需要满足跨裸芯接口的源同步特性，对于直连通路采用可配置双向lvds(低电压差分信号接口)，cibp的直连通路由两个处于独立时钟
域的通道构成，每个通道具有独立的时钟、复位信号，以及valid/ready握手信号和位宽可配置的data数据信号，并且所有信号都以差分形式成对出现。
32.表1是跨裸芯扩展同步器的数据的信号格式
[0033][0034][0035]
扩展总线cibp需要满足跨裸芯互连的高速通信，采用的源同步时钟，其输入通道的随路差分时钟cpiclkb、cpiclkn均来自于与之相连通道的输出端口时钟cpoclkb、cpoclkn；同样的，其输出通道的本地时钟经过差分器生成随路差分时钟cpoclkb、cpoclkn作为与之相连端口的输入通道的时钟，并且数据与握手信号也采用了差分信号形式。
[0036]
扩展总线cibp的直连通路由两个处于独立时钟域的通道构成，每个通道具有独立的时钟、复位信号，以及valid、ready握手信号和位宽可配置的data数据信号，并且所有信号都以差分形式成对出现。如图2至图4所示，发送端所有信号经过lvds生成对应的差分信号，然后发送给接收端由其进行差分信号的整合。
[0037]
如图2至图4所示，lvds接口分为驱动器(driver)和接收器(receiver)，lvds驱动器将时钟、复位、数据和握手信号等进行差分分别得到两路信号，这两路信号由lvds接收器接收，接收器通过判断两路信号的差值来确定所发送的数据。
[0038]
实施例二
[0039]
裸芯间高速扩展方法，包括以下步骤：
[0040]
裸芯间采用双向lvds进行直连通信，数据包括时钟信号、复位信号、握手信号和数据信号，所有信号都以差分形式成对出现。
[0041]
双向lvds将时钟信号、复位信号、数据信号和握手信号进行差分，分别得到两路信号，所述两路信号由lvds接收器接收，接收器通过判断两路信号的差值来确定所发送的数据。
[0042]
时钟信号为源同步时钟信号，其中双向lvds的输入端的随路差分时钟cpiclkb和cpiclkn均来自于与之相连的另一个双向lvds的输出端的时钟cpoclkb和cpoclkn。
[0043]
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。