[发明专利]基于TSV传输的信道级联码编码方法和信号传输方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于面向高频/高速应用的三维集成电路技术领域，涉及三维集成电路的电互联技术和信号传输技术，具体涉及一种基于TSV传输的信道级联码编码方法，以及相应的信号传输方法和装置。

背景技术

随着现代电子技术发展速度越来越快，电子产品向着小型化，集中化的方向发展，集成度越来越高，传统的二维封装技术已经无法满足如此迅速的电子产品集成度提升要求。因此，三维系统级封装技术应运而生，成为使信息系统集成度和电子产品集成度不断提高的一项重要技术。

三维系统级封装技术是采用微互连技术将不同集成电路工艺技术制造而成的若干裸芯片和微型无源器件集成在同一个小型硅转接板中，形成具有系统功能的高性能微型组件。所谓3D封装，就是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内与垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术。

要实现三维封装，就不得不提到TSV(Through Silicon Via，硅通孔)技术。该技术是利用垂直硅通孔来完成芯片间互连的方法，使用硅通孔技术可以使连接距离更短，强度更高，能实现更小更薄而性能更好，密度更高，尺寸和重量明显减小的封装，还可以用于异种芯片间的互连。基于硅通孔的三维集成电路成为业界公认的集成电路未来发展方向，也是摩尔定律继续得以延续的有力保证。

在硅转接板中，主要组成部分有垂直向上的TSV结构和位于上下表面，水平方向的RDL(Re-Distribution Layer,重布线层)。芯片之间传输信息就是通过TSV和RDL，由于材料特性和结构工艺特性，TSV通道之间，TSV通道与硅转接板都会产生相互作用，对信号传输产生重要影响。同时，随着电子产品集成度越来越高，要求TSV阵列密度越来愈大，这样就造成TSV阵列之间间距减小，就会造成很大的信号串扰。现有的研究提出TSV间码间串扰的影响主要集中在相邻TSV之间，TSV与其相邻TSV之间以电容、电感耦合的方式形成串扰，串扰强度与TSV间距有直接的关系，TSV间距为TSV直径1倍条件下，码间串扰可达到信号峰值的20％。

在现有的解决TSV码间串扰的方法中，大多是采用完善工艺方法来抑制TSV码间串扰，改变TSV结构，采用各类屏蔽结构来抑制耦合。比如采用PN节隔离环，深N阱隔离环和屏蔽TSV结构等，将噪声与信号隔离开来，使一部分噪声被屏蔽结构直接吸收，从而提高系统隔离度。这三种结构的原理相似，其中PN节隔离环和深N阱隔离环接地，为信号TSV提供了一个阻抗较低的接地端，使一部分衬底的耦合噪声被PN节隔离环和深N阱隔离环所吸收，从而起到了对信号TSV电磁屏蔽的作用，使外部的信号无法干扰内部信号的传输。而屏蔽TSV结构则是直接在两个信号TSV之间增加一个接地端，使信号TSV到地的距离缩短，阻抗降低，致使衬底中耦合噪声被屏蔽TSV吸收,使其无法干扰其他信号TSV。但是对于高密度集成的TSV传输阵列，需要在很小的面积布置数量很多的TSV传输阵列。如果采用加入面积较大的屏蔽结构的方法，不仅会限制TSV数量，而且还增加成本。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，提出了针对TSV阵列传输的信道级联码传输方案。该方案在不改变TSV结构的基础上，将TSV传输通道看作是具有高噪声，高串扰的无线传输信道，并且加入信道级联码。本方案能够在不影响TSV结构、不增加大量成本的情况下，高效地克服误码，减小耦合串扰对信号传输的影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于TSV传输的信道级联码编码方法，在待传输的二进制随机信息序列进入TSV传输通道之前，对该二进制随机信息序列进行信道级联码编码；所述信道级联码编码首先进行汉明码编码，然后进行LDPC码编码。

进一步地，所述TSV传输通道为包含TSV阵列的传输通道。

一种基于TSV传输的信道级联码编码装置，其包括：

第一编码器，用于在待传输的二进制随机信息序列进入TSV传输通道之前，对该二进制随机信息序列进行汉明码编码，得到汉明码；

第二编码器，连接所述第一编码器，用于对所述第一编码器得到的汉明码进行LDPC码编码。

一种基于TSV传输的信道级联码译码方法，在采用上述方法编码的信息序列通过TSV传输通道之后，对编码的信息序列进行信道级联码译码；所述信道级联码译码首先进行LDPC码译码，然后进行汉明码译码。

一种基于TSV传输的信道级联码译码装置，其包括：

第一译码器，用于在采用上述方法编码的信息序列通过TSV传输通道之后，对编码的信息序列进行LDPC码译码；