[发明专利]利用有源硅连接层实现系统监测的多裸片FPGA

说明书

本申请公开了一种利用有源硅连接层实现系统监测的多裸片FPGA，涉及FPGA技术领域，该多裸片FPGA利用硅连接层集成多个FPGA裸片，可以将多个小规模小面积的FPGA裸片级联实现大规模大面积的FPGA产品，减少加工难度，提高芯片生产良率，加快设计速度；同时有源硅连接层中布设有系统监测电路，可以连接任意一个FPGA裸片和/或硅连接层对多裸片FPGA内部的各项信号进行实时监测，还可以对多裸片FPGA外部的各项信号进行监测，且在监测到异常时可以及时作出相应操作，可以保证多裸片FPGA运行的可靠性和稳定，防止由于高温、高压等情况造成的系统损坏。

技术领域

本发明涉及FPGA技术领域，尤其是一种利用有源硅连接层实现系统监测的多裸片FPGA。

背景技术

FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)是一种硬件可编程的逻辑器件，广泛应用于移动通信、数据中心、导航制导和自动驾驶等领域。随着新型应用对带宽、存储和数据处理能力的需求不断提高，对FPGA的规模、功能性和稳定性的要求也越来越高，对FPGA的设计和生产提出了新的要求。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种利用有源硅连接层实现系统监测的多裸片FPGA，本发明的技术方案如下：

一种利用有源硅连接层实现系统监测的多裸片FPGA，其特征在于，多裸片FPGA包括基板、层叠设置在基板上的硅连接层以及层叠设置在硅连接层上的若干个FPGA裸片，硅连接层覆盖所有的FPGA裸片；

每个FPGA裸片内包括若干个可配置功能模块、环于各个可配置功能模块分布的互连资源模块以及连接点引出端，FPGA裸片内的可配置功能模块至少包括可编程逻辑单元、硅堆叠连接模块和输入输出端口，硅堆叠连接模块内包括若干个硅堆叠连接点，FPGA裸片内的可编程逻辑单元分别与硅堆叠连接点和输入输出端口通过互连资源模块相连，硅堆叠连接点通过重布线层内的顶层金属线与相应的连接点引出端相连；每个FPGA裸片中的连接点引出端通过硅连接层内的跨裸片连线与其他FPGA裸片中相应的连接点引出端相连，每个FPGA裸片可通过硅连接层内的跨裸片连线与其他任意一个FPGA裸片相连；FPGA裸片内的输入输出端口通过硅连接层上的硅通孔连接至基板；

硅连接层上布设有系统监测电路，系统监测电路的输入端连接至少一个FPGA裸片内的监测点和/或硅连接层上的监测点并获取若干组内部待监测工作信号，系统监测电路根据获取到的内部待监测工作信号监测系统的工作过程；其中，FPGA裸片内的监测点通过硅堆叠连接点连接到相应的连接点引出端，系统监测电路的输入端连接到相应的连接点引出端实现与FPGA裸片内的监测点的连接。

其进一步的技术方案为，系统监测电路的输入端还连接多裸片FPGA的外部端口并获取外部待监测工作信号，则系统监测电路根据获取到的所有的待监测工作信号监测系统的工作过程。

其进一步的技术方案为，系统监测电路包括多路选择器、高精度ADC和测量寄存器组，多路选择器包括N个输入端且N个输入端分别获取N组待监测工作信号，多路选择器的输出端连接高精度ADC的输入端，高精度ADC的输出端连接测量寄存器组，测量寄存器组包括N个通道的测量寄存器，高精度ADC依次对获取到的N组待监测工作信号进行模数转换为测量结果后分别存入N个通道的测量寄存器中，系统监测电路通过测量寄存器组存储系统工作过程中的各项测量结果。

其进一步的技术方案为，系统监测电路还包括监测报警电路，监测报警电路连接测量寄存器组并根据测量寄存器组中的测量结果检测系统是否工作异常，并在检测到至少一个测量结果超出预设范围时确定系统工作异常并执行预定应急操作。

其进一步的技术方案为，监测报警电路在检测到系统工作异常时执行与当前异常等级对应的预定应急操作，不同异常等级对应的预定应急操作的反应时间和/或操作类型不同。