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| 3차원 적층구조 소자 전력 분석 방법

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문서번호 PLA01201701 작성일 2017. 06. 07
소속 고려대학교 작성자 정성우

[ 공 정 규 격 서 ]

공정명 3차원 적층구조 소자 전력 분석 방법 공정분류 분석 방법
1. 공정 목적 및 용도

○ 공정 목적 : 3차원 적층 (TSV 기반 3차원 적층 혹은 M3D 적층) 구조 소자의 전력소모를 전산모사를 통해 분석함으로써 전력소모를 최소로 할 수 있는 최적 구조의 설계에 도움을 줌


○ 공정 용도 : 3차원 적층 (TSV 기반 3차원 적층 혹은 M3D 적층) 구조 소자의 전력소모 분석

2. 공정 구조 및 특성

○ 공정 구조(사진 및 모식도/구조도 등)


○ 32KB 4-layer SRAM array 기준 TSV 적층구조 3D 및 M3D 구조 SRAM 분석결과 (CACTI report 사진)


▷ 공정 결과물 예시에 사용된 SRAM 및 3D via (TSV 및 MIV) 파라미터



* M3D 공정으로 인한 transistor 성능 저하의 경우, 분석 도구 내부에서 transistor 저항 값을 증가시켜서 성능 저하를 반영함




○ 공정 특성 :


 ▷ 32KB 4-layer SRAM 적층 구조

  - 성능: M3D 적층 구조 구성 시 TSV기반 3D 대비 11.3%~19.9% 향상

  - 동적에너지: M3D 적층 구조 구성 시 TSV기반 3D 대비 64.3%~64.8% 절감

  - 누수전력: M3D 적층 구조 구성 시 TSV기반 3D 대비 3.9%~6.9% 절감


3. 공정순서
4. 공정 조건

▷ 3차원 적층구조 SRAM 전력 소모 분석에 필요한 파라미터 정리



     * M3D 공정 적용 시, 저온공정으로 인한 transistor 성능 저하가 발생하게 됨. Transistor 성능 저하를 몇%로 반영할지에 대한 파라미터 필요 (최근 M3D 공정 적용 시 약 10% 성능 저하 예상)


▷ 위의 표에 기재된 SRAM 및 3D Via 에 대한 파라미터를 제공받으면, 해당 파라미터를 기반으로, M3D 적층 구조를 적용했을 때 TSV 기반 3D구조 대비 전력소모 절감 정도를 분석가능 함

▷ 본 연구과제를 통해 개발된 3차원 캐시모델링 툴 (CACTI 기반)을 기반으로 전력소모를 분석 가능함