Power, Performance, Area and Thermal Analysis of 2D and 3D ICs at A14 Node Designed with Back-side Power Delivery Network

CPU屏蔽 中央处理器 CPU核心电压 计算机科学 节点(物理) 嵌入式系统 电气工程 电子工程 材料科学 工程类 计算机硬件 电压 交流电源 结构工程 电压优化
作者
Rongmei Chen,Melina Lofrano,Gioele Mirabelli,Giuliano Sisto,Sheng Yang,Anne Jourdain,Filip Schleicher,A. Veloso,Odysseas Zografos,Pieter Weckx,Gaspard Hiblot,Geert Van der Plas,Geert Hellings,Julien Ryckaert,Eric Beyne
标识
DOI:10.1109/iedm45625.2022.10019349
摘要

In this work, we comprehensively evaluate the impact of using backside power delivery network (BSPDN) for CPU of 2D and 3D designs at A14 node from the aspects of power, performance, area and thermal (PPAT) compared to identical designs of conventional front-side (FS) PDN. 2D BSPDN power consumption is 57% smaller than that of 2D FSPDN at iso-CPU frequency. 3D CPU-on-CPU PDN power consumption shows ~3.8 totally (or ~1.9/CPU) times the 2D FSPDN counterpart. Ring oscillator evaluation shows that logic gates in the IR-drop hotspot region of CPU has worst performance loss <9% and >16% for BSPDN and FSPDN based CPUs respectively while the 3D top CPU can suffer from 25% performance loss. BSPDN based CPU area can be scaled down by 8% compared with the FSPDN counterpart with similar power and performance after physical design and PPA evaluation. Due to the thinning of substrate thickness and the BSPDN process, BSPDN based CPU local temperature can be ~40% more than the FSPDN counterpart, illustrating the importance of considering the heat dissipation for the chips with BSPDN. For the CPU-on-CPU 3D IC with power source/package on the bottom and cooler on the top, the top CPU die has 39% more IR drop than the bottom one while the later has 17% more temperature than the former. This opposite trend may induce additional challenge of power integrity and thermal reliability co-design and optimization for 3D ICs with BSPDN.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
欢呼香芋完成签到,获得积分10
1秒前
伶俐芷珊完成签到,获得积分10
1秒前
优美元枫完成签到,获得积分10
1秒前
Ouou完成签到 ,获得积分10
1秒前
hustscholar完成签到,获得积分10
1秒前
112233发布了新的文献求助50
2秒前
甜甜元槐发布了新的文献求助10
3秒前
拉布拉卡发布了新的文献求助10
3秒前
孙梁子完成签到,获得积分10
3秒前
夏侯初完成签到,获得积分10
3秒前
略略略完成签到,获得积分10
4秒前
冷艳的煎饼完成签到,获得积分10
4秒前
mao完成签到 ,获得积分10
5秒前
wsd完成签到 ,获得积分10
5秒前
dola完成签到,获得积分10
6秒前
炙热萝完成签到,获得积分10
6秒前
lcsolar完成签到,获得积分10
7秒前
公西翠萱完成签到,获得积分10
7秒前
gyzsy完成签到,获得积分10
7秒前
刘三岁三岁完成签到,获得积分10
7秒前
赘婿应助拉布拉卡采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
研友_8WzJOZ完成签到,获得积分10
9秒前
悦耳冰蓝完成签到,获得积分10
10秒前
超级幼旋应助科研通管家采纳,获得150
10秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得150
10秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得150
10秒前
超级幼旋应助科研通管家采纳,获得150
10秒前
10秒前
尉迟希望完成签到,获得积分10
11秒前
Cloud完成签到 ,获得积分10
11秒前
沈华炜完成签到,获得积分10
12秒前
妞妞狗发布了新的文献求助10
12秒前
JIECHENG完成签到 ,获得积分10
12秒前
14秒前
黑怕完成签到,获得积分10
14秒前
感动的听荷完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
雪白的冥幽完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of Milkfat Fractionation Technology and Application, by Kerry E. Kaylegian and Robert C. Lindsay, AOCS Press, 1995 1000
Estimation of the Maximum Design Effective Temperature for Steel Box Girder Bridges Considering Asphalt Thickness of Concrete Deck 800
A novel angiographic index for predicting the efficacy of drug-coated balloons in small vessels 500
Textbook of Neonatal Resuscitation ® 500
The Affinity Designer Manual - Version 2: A Step-by-Step Beginner's Guide 500
Affinity Designer Essentials: A Complete Guide to Vector Art: Your Ultimate Handbook for High-Quality Vector Graphics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5079918
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4298008
关于积分的说明 13389509
捐赠科研通 4121393
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2257128
邀请新用户注册赠送积分活动 1261397
关于科研通互助平台的介绍 1195520