[发明专利]通过硅连接层的配置电路实现全可编程的多裸片FPGA

说明书

本申请公开了一种通过硅连接层的配置电路实现全可编程的多裸片FPGA，涉及FPGA技术领域，该多裸片FPGA中包括层叠设置在同一个硅连接层上的若干个FPGA裸片，裸片之间通过硅连接层内部的跨裸片连线实现互连通信，支持由多个小规模小面积的裸片级联实现大规模大面积的FPGA芯片，减少加工难度，提高芯片生产良率，加快设计速度；有源的硅连接层内设置硅连接层配置电路，每个裸片内部无需专用的配置下载电路，通过硅连接层配置电路可实现对硅连接层可配置逻辑模块以及各个FPGA裸片的统一配置下载，结构简单，可以灵活准确的配置有源硅连接层和各个FPGA裸片，有利于提高跨裸片信号传输的灵活性。

技术领域

本发明涉及FPGA技术领域，尤其是一种通过硅连接层的配置电路实现全可编程的多裸片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，除了应用于移动通信、数据中心等领域，还广泛应用于集成电路设计中的原型验证，能够有效验证电路功能的正确性，同时加快电路设计速度。原型验证需要利用FPGA内部的可编程逻辑资源实现电路设计，随着集成电路规模的不断增大及复杂功能的实现，对FPGA的可编程逻辑资源的数量的需求不断提高，后续技术发展和需求的不断增加，FPGA可编程资源数量会成为更大的瓶颈，给该行业发展提出更大的挑战。FPGA规模的增加代表芯片面积不断增大，这样会导致芯片加工难度的提高以及芯片生产良率的降低。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种通过硅连接层的配置电路实现全可编程的多裸片FPGA，本发明的技术方案如下：

一种通过硅连接层的配置电路实现全可编程的多裸片FPGA，该多裸片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，FPGA裸片内的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；

硅连接层中布设有相连的硅连接层配置电路和硅连接层可配置逻辑模块，硅连接层配置电路还分别连接各个FPGA裸片内部的裸片可配置逻辑模块，硅连接层配置电路根据获取到的配置码流实现对硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块的全可编程。

其进一步的技术方案为，硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块的地址配置引脚均相连并连接到硅连接层配置电路，硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块的数据配置引脚均相连并连接到硅连接层配置电路，硅连接层配置电路对硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块进行串行统一配置。

其进一步的技术方案为，硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块中的每个可配置逻辑模块的地址配置引脚和数据配置引脚分别连接至硅连接层配置电路，硅连接层配置电路对硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块进行并行独立配置。

其进一步的技术方案为，硅连接层配置电路对硅连接层可配置逻辑模块和各个裸片可配置逻辑模块统一进行配置地址编码，配置地址内部包括片选信号，硅连接层配置电路通过配置地址中的片选信号选择对所有可配置逻辑模块进行配置或者对部分可配置逻辑模块进行配置。