[发明专利]利用硅连接层形成片上网络的FPGA装置

权利要求书

1.一种利用硅连接层形成片上网络的FPGA装置，其特征在于，所述FPGA装置包括基板、层叠设置在所述基板上的硅连接层、层叠设置在所述硅连接层上的FPGA裸片；

所述FPGA裸片内至少包括若干个裸片功能模块、裸片硅堆叠连接模块和裸片连接点引出端，所述裸片硅堆叠连接模块内包括若干个裸片硅堆叠连接点，每个所述裸片功能模块分别与裸片硅堆叠连接点相连，所述裸片硅堆叠连接点通过重布线层内的顶层金属线与相应的裸片连接点引出端相连；

所述硅连接层内布设有硅连接层互连框架，所述硅连接层互连框架包括路由器、网络接口和路由通道，相邻的路由器分别通过路由通道相连，每个所述路由器连接一个网络接口，每个路由器通过4组输入输出端口分别与四个方向相邻的路由器相连；

所述FPGA裸片上与裸片功能模块相连的裸片连接点引出端连接到所述硅连接层内的网络接口，使得相应的裸片功能模块接入所述硅连接层互连框架形成片上网络，每个所述裸片功能模块连接所述硅连接层互连框架中的一个网络接口，裸片功能模块及其相连的网络接口和路由器构成所述片上网络中的一个NOC节点，各个NOC节点通过路由通道相连，所述FPGA裸片内的若干个裸片功能模块之间通过形成的所述片上网络互连通信。

2.根据权利要求1所述的FPGA装置，其特征在于，所述FPGA装置内部包括层叠设置在所述硅连接层上的若干个所述FPGA裸片，所述硅连接层覆盖所有的FPGA裸片；各个FPGA裸片内的裸片功能模块接入所述硅连接层互连框架，各个FPGA裸片内部的裸片功能模块之间通过形成的所述片上网络互连通信。

3.根据权利要求1所述的FPGA装置，其特征在于，所述FPGA装置内部还包括层叠设置在所述硅连接层上的人工智能裸片，所述人工智能裸片内包括若干个AI引擎、AI硅堆叠连接模块和AI连接点引出端，所述AI硅堆叠连接模块内包括若干个AI硅堆叠连接点，每个所述AI引擎分别与AI硅堆叠连接点相连，所述AI硅堆叠连接点通过重布线层内的顶层金属线与相应的AI连接点引出端相连；

所述人工智能裸片上与AI引擎相连的AI连接点引出端连接到所述硅连接层内的一个网络接口，使得相应的AI引擎接入所述硅连接层互连框架，每个AI引擎连接所述硅连接层互连框架中的一个网络接口，AI引擎及其相连的网络接口和路由器构成所述片上网络中的一个NOC节点；

每个所述AI引擎通过所述片上网络与其他功能IP模块互连通信，所述其他功能IP模块包括所述人工智能裸片内的其他AI引擎，和/或，其他人工智能裸片内的AI引擎，和/或，各个FPGA裸片内的各个裸片功能模块。

4.根据权利要求1-3任一所述的FPGA装置，其特征在于，所述硅连接层互连框架中的每个路由器包括5*5的全互通开关阵列及其相连的5组输入输出端口，其中一组输入输出端口连接对应的网络接口，其余4组输入输出端口分别设置在四个不同的方向，分别用于与四个方向相邻的路由器相连；各个路由器形成二维互联阵列。

5.根据权利要求1-3任一所述的FPGA装置，其特征在于，所述硅连接层内还布设有硅连接层功能模块，所述硅连接层功能模块连接一个网络接口从而接入所述硅连接层互连框架，硅连接层功能模块及其相连的网络接口和路由器构成所述片上网络中的一个NOC节点。

6.根据权利要求5所述的FPGA装置，其特征在于，所述硅连接层内布设至少两种不同的硅连接层功能模块。

7.根据权利要求5所述的FPGA装置，其特征在于，所述硅连接层功能模块包括存储芯片，所述存储芯片包括HBM、DDR4和DDR5中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的FPGA装置，其特征在于，所述硅连接层功能模块包括FIFO、用于实现缓存功能。