高带宽芯片间通信接口方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了在物理信道中发送数据的系统和方法，该系统和方法可提供以低功耗实现高带宽的集成电路芯片间的低延迟接口，通过使用向量信令码，多条线路上的信令组可实现通信，其中，每条线路具有多于两个信号值的低摆幅信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】高带宽芯片间通信接口方法和系统 相关申请的夺叉引用 本申请要求申请号为61/763,403,申请日为2013年2月11日的美国临时申请的 优先权，并通过引用将其内容整体并入本文。 以下参考文献通过引用整体并入本文，以供所有目的之用。 申请号为13/030,027,申请日为2011年2月17日，专利技术人为Harm Cronie，Amin Shokrollahi以及Armin Tajalli，名称为《利用稀疏信令码进行抗噪声干扰、高引脚利用 率、低功耗通讯的方法和系统》的美国专利申请（下称"Cronie III"）； 临时申请号为61/753,870,申请日为2013年1月17日以及非临时申请号为 14/158,452,申请日为 2014年 1 月 17 日，专利技术人为 John Fox，Brian Holden，Peter Hunt， John D Keay，Amin ShokrolIahi，Richard Simpson，Anant Singh, Andrew Kevin John Stewart和Giuseppe Surace，名称为《低同步开关噪声芯片间通信方法和系统》的美国专 利申请（下称"Fox I"）。
技术介绍
在通信系统中，信息可从某一物理位置传输至另一物理位置。并且对于此类信息 传输，人们一般要求其可靠、快速、且消耗的资源最少。串行通信链路为最常见的信息传输 手段之一，其可为基于以地面或其他常见参照物为相对参照的单线电路，也可为基于以地 面或其他常见参照物为相对参照的多个此类电路，还可为基于相互间互为相对参照的多个 电路。 上述后者的一例中使用差分信令（DS)。差分信令的工作原理为，在一条线路上发 送一个信号，而且在该线路的配对线路上发送上述信号的相反信号。其中，信号信息由此 两条线路之间的差值，而非其相对于地面或其它固定参照物的绝对值表示。相较于单端信 令（SES)，差分信令可抵消串扰和其它共模噪声，从而增强原始信号在接收端的恢复能力。 现有的多种信令方法可在保持差分信令的有益性能的同时，实现优于差分信令的引脚利用 率。许多此类方法的工作原理在于，同时使用多于两条线路，在每条线路上均使用二进制信 号，且将信息映射为多组比特。向量信令是一种信息发送方法。通过向量信令，多条线路中的多个信号在保持每 个信号的独立性的同时可视为一个整体。其中，上述整体信号中的每一个均称为分量，所述 多条线路的数量称为向量的"维数"。然而，在一些实施方式中，与差分信令对的情况一样， 某一线路中的信号完全取决于另一线路中的信号。因此，在某些情况下，所述向量维数指的 是多条线路中信号的自由度的数量，而非所述多条线路的数量。 在二进制向量信令中，每一分量具有坐标值（或简称"坐标"），该坐标值为两个可 能取值当中的一个。举例而言，可将8条单端信号线视为一个整体，其中，每个分量/线路 的取值为信号周期两值中的一值。那么该二进制向量信令的一个"码字"即对应所述整体 分量/线路组的其中一个可能状态。对于一个给定的向量信令编码方案，有效可取码字的 集合称为"向量信令码"或"向量信令码集"。"二进制向量信令码"即为将信息比特映射至 二进制向量的一种映射方法和/或一组规则。 在非二进制向量信令中，每个分量的坐标值选取自由多于两个的可能取值组成的 组。"非二进制向量信令码"则指将信息比特映射至非二进制向量的一种映射方法和/或一 组规则。 Cronie I，Cronie II，Cronie III和Fox I中均描述了向量信令方法的实施例。
技术实现思路
在至少一种实施方式中，本专利技术提供在物理信道中发送数据的方法和装置，该方 法和装置可提供以低功耗实现高总带宽的高速低延迟接口，从而实现多芯片系统中各集成 电路芯片的互连。在一些实施例中，可使用不同的电压、电流等电平实现信令，而且还可使 用两个以上的电平，例如，每线信号采用三个值的三进制矢量信令码。 此《
技术实现思路
》部分为以下《【具体实施方式】》中所描述概念的选择性简述，此《专利技术 内容》部分的目的并不在于指出权利要求所述技术方案的关键或必要技术特征，也不在于 辅助确定权利要求的范围。通过查阅以下《【具体实施方式】》的内容以及附图，本领域技术人 员可清楚了解本专利技术的其他目的和/或优点。【附图说明】 以下，通过参考附图，描述本专利技术的各个实施例。其中，本文及附图中通篇以相同 的数字标注类似元件或构件。 图1为本专利技术至少一种实施方式中由发射装置、互连结构及接收装置组成的例示 系统框图。 图2为本专利技术至少一种实施方式中双向芯片接口框图。 图3为在本专利技术至少一种实施方式中三进制驱动电路示意图。 图4和图4A为本专利技术的至少一种实施方式中线路接收器电路示意图。 图5为本专利技术至少一种实施方式中由5b6w_RS编码的系统的眼图。 图6为本专利技术至少一种实施方式中5b6w编码器示意图。 图7为本专利技术至少一种实施方式中5b6w解码器示意图。 图8B为本专利技术的至少一种实施方式中使用TLT(4, 1)-RS编码的系统框图。作为 比较，图8A为现有多线接口框图。 图9A和9B为本专利技术至少一种实施方式中三进制低摆幅驱动器和三进制线路接收 器电路示意图。 图10为本专利技术至少一种实施方式中通过硅中介层互连的集成电路装置示意图。【具体实施方式】 虽然将多个完整系统集成至单一集成电路的技术能力在不断提高，但是多芯片系 统及子系统仍保留着其显著的技术优势。将一个大的系统分割为多个芯片级元件，可允许 每个芯片由其自身的最优化工艺制造，从而获得更高的电压容差、更小的漏电率、更高的晶 体管增益等优化性能。同时，较小芯片的良品率较高，因此可降低系统成本。此外，少数此 类最优化芯片可以以多种方式组合，从而形成多种集成系统，其中，各个芯片可独立修改， 而且还允许在系统集成时添加客户专用功能。 上述分割的一大难点在于如何找出子系统间的既能以所期望的方式分割各实施 功能又能实现良好定义的可实施界面的分界点。传统工艺中，将需要高带宽和/或低延迟 的互连功能的分割方式排除在外。这是因为，此类分割方式对应于复杂的物理接口，该接口 需使用成百上千个不同的引脚和导线，而且需使用可造成高功耗的I/O驱动器和接收器。 现今已有多种解决方案可缓解此类制约因素。倒装芯片或穿通芯片的互连结构所 使用的微球连接方式允许在每个芯片上形成成百上千个连接点。硅中介层等芯片载体可在 每毫米尺寸上提供数百个具有严格控制的信号路径布线以及毫米级芯片间通信距离上稳 定的传输线路特性的信号线路。因此，一旦上述接口的功耗、复杂性以及其他在电路实施上 的问题得到解决，则可实现可支持高带宽芯片间连接的物理基础结构。 出于说明而非限制目的，假设此处描述的本专利技术至少一些方面的例示性实施方式 的系统环境具有： ?连接至少两个集成电路（IC)芯片的至少一个通信接口，其中，所述芯片至少形 成一个发射器和一个接收器，在一些实施例中，所述通信接口由具有100条或更少线路的 互连结构所支持； ?至少连接所述两IC芯片的硅中介层器件，其中，所述硅中介层器件使用微凸点 或微球阵列连接体，所述连接体具有约为100线/_的布线密度以及可控阻抗、可控偏移 (controlled-scew本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于集成电路器件互连的系统，其特征在于，包括：一互连结构，位于至少两个集成电路器件之间且包括一个或多个互连线组，每个互连线组对表示向量信令码的码字的信号进行传输；一编码器，用于将发送数据字转化为所述向量信令码的发送码字；一发送驱动器，在所述一个或多个互连线组中的一个互连线组的互连线上发出与所述发送码字的码元对应的物理信号；一接收器，用于对由所述发送驱动器使用的所述互连线上的物理信号进行检测，其中，所述物理信号为所述向量信令码的接收码字的码元；以及一解码器，用于将所述接收码字译码为接收数据字，从而实现所述至少两个集成电路器件之间的互连。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·霍尔登，约翰·福克斯，彼得·亨特，约翰·凯伊，阿明·肖克罗拉，安德鲁·斯图尔特，朱塞佩·苏尔艾斯，罗杰·乌尔里奇，理查德·辛普森，
申请(专利权)人：康杜实验室公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH