CN105393353B - 一种3d堆叠器件、芯片及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种3D堆叠器件，包括：第一基板，用于承载计算单元；第二基板，用于承载存储单元；第一天线阵列，位于第一基板上，与计算单元电连接，且指向第二基板，用于发射计算单元输出的数据和/或接收第二天线阵列发射的数据；第二天线阵列，位于第二基板上，与存储单元电连接，且指向第一基板，用于接收第一天线阵列发射的数据和/或接收存储单元输出的数据；调节单元，用于调节第一天线阵列和/或第二天线阵列中的天线的传输参数，以确保计算单元中的内核与存储单元中的存储子单元之间完成数据传输，本发明实施例还提供了一种芯片及通信方法，采用本发明，可提升芯片内部的传输带宽，且传输通路可根据应用需求进行动态分配。

Description

一种3D堆叠器件、芯片及通信方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种3D堆叠器件、芯片及通信方法。

背景技术

随着用户对终端轻便化的要求越来越高，如手机、平板电脑、笔记本或电视等，基于方便携带或美观的考虑，现有终端的机身厚度越来越薄。这就要求终端内部的集成芯片功能越来越丰富，且体积越来越小。而在集成芯片内部，计算单元和存储单元作为最重要的组成部分，其互连方式对集成芯片的体积影响很大。

在现有技术中，有线互连技术包含片内的3D封装、2.5D封装以及片外互连结构。其中，3D封装，是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术，从而可实现存储容量的倍增；由于将芯片直接互连，互连线长度显著缩短，信号传输得更快且所受干扰更小；再次，可将多个不同功能芯片堆叠在一起，使单个封装体实现更多的功能；最后，采用3D封装的芯片还有功耗低、速度快等优点，可使得电子信息产品的尺寸和重量减小数十倍。因此，3D封装技术正被越来越广泛的应用。但是，对于具备至少两个内核(Core)的计算单元与具备至少两个存储子单元的存储单元而言，现有的3D封装技术中，每个内核与每个存储子单元之间都必须存在固定的输入输出通路，每个内核通过硅通孔(Through Si Via，简称TSV)与存储子单元连接，通过机械开关切换，由选择器选择传输通路。但是机械开关的速率有限，有线传输的带宽也有限，且由于输入输出通路较多，需要预留多个IO(in/out，简称IO)端口，走线较多，导致互联结构复杂，集成度有限，芯片体积较大，计算和存储融合的数据存储系统架构不灵活，无法根据应用需求进行动态资源分配，另开关切换时仅单通道存在数据传输，不能充分发挥芯片的性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种3D堆叠器件、芯片及通信方法，可解决芯片内部传输带宽有限，传输通路无法根据应用需求进行动态分配的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种3D堆叠器件，可包括：

第一基板，用于承载计算单元，所述计算单元包括一个内核；

第二基板，用于承载存储单元，所述存储单元包括一个存储子单元；

第一天线阵列，位于所述第一基板上，与所述计算单元电连接，且指向所述第二基板，用于发射所述计算单元输出的数据和/或接收第二天线阵列发射的数据；

所述第二天线阵列，位于所述第二基板上，与所述存储单元电连接，且指向所述第一基板，用于接收所述第一天线阵列发射的数据和/或接收所述存储单元输出的数据；

调节单元，用于调节所述第一天线阵列和/或第二天线阵列中的天线的传输参数，以确保所述计算单元中的所述内核与所述存储单元中的所述存储子单元之间完成数据传输，其中，所述天线的传输参数包括相位参数。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一天线阵列中的天线为所述第一基板上指向所述第二基板且不与所述第二基板接触的硅通孔，所述第二天线阵列中的天线为所述第二基板上指向所述第一基板且不与所述第一基板接触的硅通孔。

结合第一方面或结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述调节单元还用于：

获取所述存储单元中的所述存储子单元的资源占用信息，接收所述计算单元的资源请求，根据所述资源请求和所述资源占用信息调整所述计算单元中的所述内核和所述存储单元中的所述存储子单元之间的传输通路。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述调节单元包括：

监控子单元，用于获取所述存储单元中所述存储子单元的资源占用信息；

记录子单元，用于根据所述监控子单元获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种；

接收子单元，用于接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

确定子单元，用于根据所述资源请求和所述资源状态表，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的所述内核和所述存储单元中的所述存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数；

调整子单元，用于根据所述确定子单元确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的所述内核与所述存储单元中的所述存储子单元完成数据传输。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述天线的传输参数还包括：

所述确定子单元确定的传输通路中需要对接的天线的编号参数和所述需要对接的天线的发射功率参数。

结合第一方面的第三或第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述调节单元还包括：

内建自测子单元，用于测试传输通路的传输状况并上报至所述确定子单元以便所述确定子单元为所述计算单元中的所述内核和所述存储单元中的所述存储子单元分配传输通路。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述调节单元还包括：

数据搬移子单元，用于根据所述计算单元的数据搬移指令，搬移所述存储单元中的数据；

缓冲子单元，用于在所述数据搬移子单元搬移所述存储单元中的数据时缓存数据，或者若所述存储单元包括至少两个存储子单元，则在所述计算单元调用所述存储单元中至少两个存储子单元的数据时缓存数据。

结合第一方面或结合第一方面的第一或第二或第三或第四或第五或第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列处于阻抗值达到预设阈值的介质中。

结合第一方面或结合第一方面的第一或第二或第三或第四或第五或第六或第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列以近场通信的方式进行数据传输。

本发明实施例第二方面提供了一种芯片，可包括：

如本发明实施例第一方面或第一方面任一实现方式所述的3D堆叠器件。

本发明实施例第三方面提供了一种通信方法，应用于如本发明实施例第一方面或第一方面任一实现方式所述的3D堆叠器件上，可包括：

获取所述存储单元中存储子单元的资源占用信息；

接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

根据所述资源请求和所述资源占用信息，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数，所述天线的传输参数包括相位参数；

根据确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的内核与所述存储单元中的存储子单元完成数据传输。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，在所述根据所述资源请求和所述资源占用信息，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数时，还包括：

根据获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种。

结合第三方面或结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述天线的传输参数还包括：

编号参数和发射功率参数。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

通过在计算单元和存储单元之间配置可实现无线通信的第一天线阵列和第二天线阵列，并通过调节单元调节两个天线阵列中天线的传输参数以确保计算单元中的内核与存储单元中的存储子单元完成数据传输，从而可实现计算单元中的内核与存储单元中存储子单元的无线动态连接，可根据应用需求进行动态资源分配，传输速率快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种3D堆叠器件的组成示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种3D堆叠器件的组成示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种3D堆叠器件的组成示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种3D堆叠器件的组成示意图；

图5是本发明实施例提供的3D堆叠器件中的一种调节单元的组成示意图；

图6是本发明实施例提供的3D堆叠器件中的另一种调节单元的组成示意图；

图7是本发明实施例提供的应用于3D堆叠器件的通信方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，为本发明实施例提供的一种3D堆叠器件的组成示意图，在本实施例中，所述3D堆叠器件包括：

第一基板10，用于承载计算单元20，所述计算单元包括一个内核21；

第二基板30，用于承载存储单元40，所述存储单元包括一个存储子单元41；

第一天线阵列51，位于所述第一基板10上，与所述计算单元20电连接，且指向所述第二基板30，用于发射所述计算单元20输出的数据和/或接收第二天线阵列52发射的数据；

所述第二天线阵列52，位于所述第二基板30上，与所述存储单元40电连接，且指向所述第一基板10，用于接收所述第一天线阵列51发射的数据和/或接收所述存储单元40输出的数据；

调节单元60，用于调节所述第一天线阵列51和/或第二天线阵列52中的天线的传输参数，以确保所述计算单元20中的所述内核21与所述存储子单元40中的所述存储子单元41之间完成数据传输，其中，所述天线的传输参数可以包括但不限于相位参数。例如，所述天线的传输参数还可以包括对接的天线的编号参数、对接的天线的发射功率参数等。

计算单元20发出的电信号可以是内核21发出的指令或输出的电信号，可以由第一天线阵列51中的天线转换为射频信号发射出去，然后由第二天线阵列52中的天线接收并将射频信号重新转换为电信号输出至存储单元40，最后传递至存储子单元41。

存储子单元41可以是单一的存储元件，也可以由多个互连的存储元件组成的存储簇，如多个内存裸片(DIE)组成的内存簇或多个存储DIE如FLASH组成的存储簇。

所述调节单元60在调节所述第一天线阵列51和/或第二天线阵列52中的天线的传输参数时，可以仅调节第一天线阵列51中的天线的传输参数，或者仅调节第二天线阵列52中的天线的传输参数，当然，也可以同时调节两个天线阵列中的天线的传输参数，只需要确保计算单元20中的所述内核21与存储单元40中的所述存储子单元41可完成数据传输即可。

可选地，所述第一天线阵列51中的天线可以为所述第一基板10上指向所述第二基板30且不与所述第二基板30接触的硅通孔，所述第二天线阵列52中的天线为所述第二基板30上指向所述第一基板10且不与所述第一基板10接触的硅通孔。这样，无需再为计算单元20和存储单元40配置额外的天线，节省了资源，还可以提升天线的集成度，减少3D堆叠器件和芯片的体积和成本。

所述调节单元60可分为两个调节子单元，分别与第一天线阵列51和第二天线阵列52连接以调节天线的传输参数，此时，两个调节子单元分别承载于第一基板10和第二基板30上，当然，所述调节单元60也可以单独位于第一基板10或第二基板30上，然后将所述调节单元60的控制端与第一天线阵列51和第二天线阵列52中的天线分别连接即可。

通过在计算单元和存储单元之间配置可实现无线通信的第一天线阵列和第二天线阵列，并通过调节单元调节两个天线阵列中天线的传输参数以确保计算单元中的内核与存储单元中的存储子单元完成数据传输，从而可实现计算单元中的内核与存储单元中存储子单元的无线动态连接，可根据应用需求进行动态资源分配，传输速率快。

请参照图2，为本发明实施例提供的一种3D堆叠器件的组成示意图，在本实施例中，所述3D堆叠器件包括：

第一基板10，用于承载计算单元20，所述计算单元20包括第一内核21和第二内核22；

第二基板30，用于承载存储单元40，所述存储单元40包括第一个存储子单元41和第二存储子单元42；

第一天线阵列51，位于所述第一基板10上，与所述计算单元20电连接，且指向所述第二基板30，用于发射所述计算单元20输出的数据和/或接收第二天线阵列52发射的数据；

所述第二天线阵列52，位于所述第二基板30上，与所述存储单元40电连接，且指向所述第一基板10，用于接收所述第一天线阵列51发射的数据和/或接收所述存储单元输出的数据；

其中，所述第一天线阵列51由天线511和天线512组成，所述第二天线阵列52由天线521和天线522组成，所述第一天线阵列51和第二天线阵列52配合使用便得到天线阵列50。

调节单元60，用于调节所述第一天线阵列51和/或第二天线阵列52中的天线的传输参数，以确保所述计算单元20中的内核与所述存储单元40中的存储子单元完成数据传输，其中，所述天线的传输参数包括但不限于相位参数。例如，所述天线的传输参数还可以包括对接的天线的编号参数、对接的天线的发射功率参数等。

计算单元20发出的电信号可以由第一天线阵列51中的天线转换为射频信号发射出去，然后由第二天线阵列52中的天线接收并将射频信号重新转换为电信号输出至存储单元40。

存储子单元可以是单一的存储元件，也可以由多个互连的存储元件组成的存储簇，如多个内存裸片(DIE)组成的内存簇或多个存储DIE如FLASH组成的存储簇。

所述调节单元60在调节所述第一天线阵列51和/或第二天线阵列52中的天线的传输参数时，可以仅调节第一天线阵列51中的天线的传输参数，或者仅调节第二天线阵列52中的天线的传输参数，当然，也可以同时调节两个天线阵列中的天线的传输参数，只需要确保计算单元20中的内核与存储单元40中的存储子单元可完成数据传输即可。

例如，当第一内核21需要访问第二存储子单元42中的数据时，若此时第一天线阵列51和第二天线阵列52中的天线在频率或时间上均存在空闲，则第一内核21可以主动请求通过天线511和天线522完成数据传输，此时，可以仅调节天线511的传输参数如相位等使得天线511和天线522对接，完成数据传输，也可以仅调节天线522的传输参数使得天线522和天线511对接，完成数据传输，还可以同时调节天线511和天线522的传输参数使得天线511和天线522对接，完成数据传输，且对于天线阵列中的天线相位的调节，还可以参照现有技术中天线阵列的相位加权方式实现特定天线的相位调节，即通过对阵列中两个或以上的天线相位的调节(主瓣和副瓣的配合等)来实现特定天线的特定相位调节。

当某内核或某应用的需求发生变化时，所述调节单元60可通过调节天线的相位为该内核或应用建立合适的动态链路以满足内核或应用的需求，调节的天线的传输参数如对接的天线编号参数和天线相位参数可预先设定或人工输入，或者还可以由计算单元20根据存储单元40的资源占用信息进行选择，当然还可以配置调节单元60综合考虑内核的需求以及存储子单元的存储情况进行自动计算和分配。例如采用预先设定的方式时，可首先设定某内核与不同存储子单元的传输优先级及相应的对接天线和相位信息，当该内核需要进行数据传输时，便可以根据预先设定的传输优先级、对接天线和相位信息完成数据调用，若传输优先级最高的存储子单元无法完成数据传输时，便可以尝试与优先级为次高级的存储子单元完成数据传输。而配置调节单元60综合考虑内核的需求以及存储子单元的存储情况进行自动计算和分配则可以更好完成资源的自适应匹配，使得不同内核和不同存储子单元实现最佳的适配。所述调节单元60可分为两个调节子单元，分别与第一天线阵列51和第二天线阵列52连接以调节天线的传输参数，此时，两个调节子单元分别承载于第一基板10和第二基板30上，当然，所述调节单元60也可以单独位于第一基板10或第二基板30上，然后将所述调节单元60的控制端与第一天线阵列51和第二天线阵列52中的天线分别连接即可。

通过天线的传输参数调节便可以实现无线动态链路的建立，传输速率高。且天线可支持一对多传输，如计算单元的一个内核可以以广播的方式与多个存储子单元通信，单一的存储子单元也可以将数据同时发送给多个内核进行计算处理，从而实现多输入多输出的效果。而输入输出通路只有在需要进行数据传输时才建立，无需选择器进行通路选择，互连结构简单，节省了IO端口和芯片体积。同时还可以兼容互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)工艺，而内核较多时，可共用同一组天线在不同频率或不同时间进行通信，从而实现频分复用和时分复用。例如，多个内核想同时使用天线511与天线521与第一存储子单元41进行通信，则可以为多个内核配置不同的通信频率，则此时多个内核可使用不同的频率同时使用天线511和天线521实现与第一存储子单元41通信，当然，也可以使用相同的通信频率，但错开多个内核使用天线511与天线521与该存储子单元通信的时间，如配置第一内核21在9点-10点之间通过天线511使用某频率发射信号，然后由天线521接收该信号并转换为电信号输出至第一存储子单元41，而第二内核在10点-11点再通过天线511使用该频率发射信号，实现与第一存储子单元41的通信。

可选地，所述计算单元20中的内核可通过无线收发驱动IO电路与第一天线阵列51中的天线进行配合使用，所述存储单元40中的存储子单元同样可通过无线收发驱动IO电路与第二天线阵列52中的天线进行配合使用。

可选地，所述第一天线阵列51中的天线为所述第一基板10上指向所述第二基板30且不与所述第二基板30接触的硅通孔，所述第二天线阵列52中的天线为所述第二基板30上指向所述第一基板10且不与所述第一基板10接触的硅通孔。这样，无需再为计算单元20和存储单元40配置额外的天线，节省了资源，还可以提升天线的集成度，减少3D堆叠器件和芯片的体积和成本。

可选地，所述第一基板10和所述第三基板30可使用高阻抗基板，其阻抗值可达到750Ohm，是普通P基板的100倍，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列处于阻抗值达到预设阈值的介质中。如阻抗值达到预设阈值如750Ohm的介质中。从而可大大减小第一天线阵列51与第二天线阵列52之间的传输损耗。

可选地，所述第一天线阵列51和所述第二天线阵列52可以近场通信的方式进行数据传输。因为是超高频段的近场通信，片上面积和功耗负荷如天线辐射功率非常小，因此具备面积小，功耗低，带宽高的显著优点。

需要说明的是，在本实施例中，所述计算单元20仅包括两个内核，所述存储单元40仅包括两个存储子单元，由于现有电子芯片技术的飞速发展，4核、8核甚至更多内核的芯片都已被广泛应用，存储子单元的情况类似。且本发明在内核越多时优势越明显，但鉴于描述的便利性，本实施例仅以双内核的场景进行举例说明，多内核的场景下原理类似。此外，单内核和单存储子单元的通信同样可以采用本实施例中所述的无线通信方式来实现，具体可参照图1所示的实施例及其相关描述，此处不再赘述。

在本实施例中，通过在计算单元和存储单元之间配置可实现无线通信的第一天线阵列和第二天线阵列，并通过调节单元调节两个天线阵列中天线的传输参数以确保计算单元中的内核与存储单元中的存储子单元完成数据传输，从而可实现计算单元中的内核与存储单元中存储子单元的无线动态连接，可根据应用需求进行动态资源分配，单端口替换多端口的机械切换方式，无需开关切换，传输速率快，且可以实现多输入多输出的效果，支持频分复用和时分复用。

请参照图3，为本发明实施例提供的另一种3D堆叠器件的组成示意图，在本实施例中，所述3D堆叠器件包括：

第一基板10，用于承载计算单元20，所述计算单元20包括第一内核21和第二内核22；

第二基板30，用于承载存储单元40，所述存储单元40包括第一个存储子单元41和第二存储子单元42；

第一天线阵列51，位于所述第一基板10上，与所述计算单元20电连接，且指向所述第二基板30，用于发射所述计算单元20输出的数据和/或接收第二天线阵列52发射的数据；

所述第二天线阵列52，位于所述第二基板30上，与所述存储单元40电连接，且指向所述第一基板10，用于接收所述第一天线阵列51发射的数据和/或接收所述存储单元输出的数据；

其中，所述第一天线阵列51由天线511和天线512组成，所述第二天线阵列52由天线521和天线522组成，所述第一天线阵列51和第二天线阵列52配合使用便得到天线阵列50。

调节单元60，用于调节所述第一天线阵列51和/或第二天线阵列52中的天线的传输参数，以确保所述计算单元20中的内核与所述存储单元40中的存储子单元完成数据传输，其中，所述天线的传输参数包括但不限于相位参数。

所述调节单元60还用于：

获取所述存储单元40中存储子单元的资源占用信息，接收所述计算单元20的资源请求，根据所述资源请求和所述资源占用信息调整所述计算单元20中的内核和所述存储单元40中的存储子单元之间的传输通路。

其中，调节单元60在综合考虑资源请求和资源占用信息时，可以为内核和/或存储子单元配置相应的优先级，根据优先级来进行动态调整，如第一内核21处理的事件较紧急，则可以为其配置较高的优先级如9，而第二内核22优先级较低为8，存储子单元同样可配置优先级，如将第一存储子单元41配置优先级为7，第二存储子单元配置优先级为6，则第一内核21和第二内核22同时请求使用天线511和天线521向第一存储子单元41传输数据时，则优先满足第一内核21，为第一内核21配置第一内核21—天线511—天线521—第一存储子单元41的传输通路，此时，可为第二核内核22配置第二内核22—天线512—天线522—第二存储子单元42的传输通路，或者也可以等待第一内核21数据传输完成后或者在第一内核21发出资源释放请求后，第二内核22再使用第二内核22—天线511—天线521—第一存储子单元41的传输通路。若第一内核21发出资源锁定请求，请求锁定天线511、天线521和第一存储子单元41在10点-11点不被占用时，则第二内核22发出资源申请请求，申请在10点-11点使用天线511、天线521和第一存储子单元41通信时，则天线511、天线521和第一存储子单元41将不会被分配给第二内核22，当然若第二内核22的优先级较高，则可以优先满足第二内核22的需求。

而若存储子单元的优先级较高时，则在动态调整时可以优先考虑存储子单元的资源占用信息如资源使用状态、资源使用率或存储子单元的温度信息等。例如，第一内核21请求使用天线511和天线521向第一存储子单元41传输数据时，若此时第一存储子单元41的资源使用状态为正在使用，或者第一存储子单元41的资源使用率如容量已使用达到95％，或者第一存储子单元42由于同时与多个内核通信或其他原因导致温度达到60摄氏度时，则调节单元60可以将为第一内核21分配第一内核21—天线511—天线521—第二存储子单元42的传输通路，或者等待直至第一存储子单元41的资源占用信息到达警戒阈值以下时再为第一内核21分配第一内核21—天线511—天线521—第一存储子单元41的传输通路。需要说明的是，此处涉及的各项警戒阈值如95％和60摄氏度仅用于举例说明，不对本发明实施例的具体应用和配置进行任何限定。

当然，除了配置优先级之外，还可以均衡的考虑资源请求和资源占用信息，此时可理解为各个内核和存储子单元的优先级均相同，只需要根据时序尽量为内核或存储子单元分配最佳的传输通路。如第一内核21请求通过天线511和521与第一存储子单元41通信，若天线511已被占用，则优先考虑分配当前空闲的天线，若第一存储子单元41已无空闲存储空间，则为第一内核21分配具备空闲存储空间的存储子单元，若第一存储子单元41的资源使用状态或资源使用率或温度任意项达到警戒阈值，则可以为第一内核21分配其他存储子单元如第二存储子单元；若第一内核21与第二内核22同时请求通过天线511和521与第一存储子单元41通信，则可以为第一内核21分配距离较近的天线511和天线521，实现与第一存储子单元41通信，而为第二内核22分配距离较近的天线512和522，实现与第二存储子单元42通信。

可选地，所述调节单元60可以包括但不限于：

监控子单元61，用于获取所述存储单元中存储子单元的资源占用信息；

记录子单元62，用于根据所述监控子单元61获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种；

资源使用状态可以包括但不限于已使用和未使用，或者还可以是被预定使用状态(被某内核预定在某段时间使用)等；资源使用率可以是当前存储子单元的使用率，如1G容量的随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，已使用512M，则使用率为50％，可继续建立链路使用，若使用率超过90％则可以考虑其他存储子单元建立链路；存储子单元的温度信息可以表明当前存储子单元的温度，若超过一定温度阈值则可以选择其他存储子单元建立链路。

接收子单元63，用于接收所述计算单元20的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

资源申请请求可用于申请使用资源，如第一内核21可通过资源申请请求申请在某段时间或某个频率使用天线511和天线521以及存储子单元41进行通信；资源释放请求可用于申请释放当前占用的资源，如第一内核21开始申请在9点-10点使用天线511和天线521以及存储子单元41进行通信，但在9点30分时，需要传输的数据已经传输完成，则此时第一内核21可发出资源释放请求以释放占用的资源，以便其他内核使用天线511和天线521以及存储子单元41进行通信；资源锁定请求可用于申请在某段时间内禁止释放某些资源，相当于预定或锁定资源使用时间，如第一内核21在9点-10点处于空闲态或正使用天线512、天线522以及第二存储子单元42的传输通路传输数据，若第一内核在接下来的10点-11点的时间需要使用天线511和天线521以及存储子单元41进行通信，则第一内核21可通过资源锁定请求，请求在10点-11点使用天线511和天线521以及存储子单元41进行通信，则在10点-11点之间，其他内核无法使用天线511和天线521以及存储子单元41进行通信。

确定子单元64，用于根据所述资源请求和所述资源状态表，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元20中的内核和所述存储单元40中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数；

可选地，拓扑计算需综合考虑内核的资源请求以及存储子单元的资源状态表，其最终目的是为内核分配最佳的传输通路。在拓扑计算时，可先将所有可能的传输通路计算出来，如第一内核21—天线511—天线521—第一存储子单元41；第一内核21—天线511—天线521—第二存储子单元42；第一内核21—天线511—天线521—第一存储子单元41等，然后为内核分配当前空闲的传输通路中传输距离最短、传输功耗最低且信号强度最佳的传输通路。

调整子单元65，用于根据所述确定子单元64确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元20中的内核与所述存储单元40中的存储子单元完成数据传输。

所述天线的传输参数可以包括但不限于：所述确定子单元确定的传输通路中需要对接的天线的编号参数、所述需要对接的天线的相位参数和所述需要对接的天线的发射功率参数。

且调节单元70还可以接收计算单元20中多个内核发出的资源请求，根据资源请求和上述的资源占用信息来进行动态链路的建立以实现资源的合理分配，提升传输的性能和效率。需要说明的是，所述调节单元60可以独立设置，承载于所述第一基板10上，也可以承载于所述第二基板30上，采用相应的输入输出引脚与计算单元20和存储单元40分别连接。还可以按功能划分为独立的子单元分别承载于第一基板10和第二基板30上，例如可将所述调节单元60划分为接收子单元63用于接收计算单元中内核的资源请求，且接收子单元承载于第一基板10上，然后划分出监控子单元61和记录子单元62获取存储单元40中存储子单元的资源占用信息，并生成资源状态表，监控子单元61和记录子单元62可承载于第二基板30上，然后划分出确定子单元64计算传输通路和天线的传输参数，并输出天线的传输参数至调整子单元65，确定子单元64可配置在第一基板10上、第二基板30或其他基板上，调整子单元65可与所述第一天线阵列51或第二天线阵列52配置在同一基板上，不同子单元之间通过相应的输入输出引脚连接即可。当然，所述调节单元60可以独立设置，配置在片外，也可以集成在片内，从而减少主板体积。

请参照图4，为本发明实施例提供的又一种3D堆叠器件的组成示意图，在本实施例中，计算单元10中的内核即CORE通过内存控制器向内存DIE发出内存访问指令，内存控制器可集成在计算单元10中，也可以独立设置，存储单元40包括只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，简称ROM)和RAM，具体可为存储DIE如FLASH和内存DIE。由此以第一基板10和第二基板30为界，由上至下依次可形成计算层、动态互连层和存储层。

所述3D堆叠器件具体包括：

第一基板10、由4个CORE以及数量对应的内存控制器组成的计算单元20、第二基板30、由8个内存DIE和8个存储DIE组成的存储单元40、由8个天线组成的天线阵列50、调节单元60以及用于驱动CORE和内存DIE无线收发IO端口的无线收发IO驱动70，其中，两个或以上的内存DIE可构成内存簇，天线由第一基板10和第二基板30之间的TSV形成，可称为TSV天线，且天线阵列处于高阻抗介质层以降低传输功耗。

需要说明的是，内存DIE和存储DIE可以承载于同一基板上，也可以承载于不同的基板上，内存DIE和存储DIE的IO端口均可以与天线连接以实现和CORE的数据传输。

每个TSV被用作单级天线。天线集成在片内用于片内通信。TSV的高度经过优化可配置在140GHz具有较高的辐射效应。且第一基板和第二基板的两侧都需要具有TSV，用于在3D合成时连接IO电路。

多点到多点的无线互连方案应用在众核与内存簇之间的互连，具有低损耗和高可配置性。

任何一个内核可以自由访问任何一个内存簇，可实现M-to-N的网络要求。

第一基板10和第二基板30均为高阻抗硅基板。具有750Ohm的阻抗，是普通P基板的100倍以上。因此传输损耗大幅降低。

而不同CORE、内存DIE和存储DIE的3D堆叠，可便于微观资源的虚拟化，实现细粒度的硬分区。

第一基板10和第二基板30之间的动态互连层的输入连接各层DIE的物理管脚，通过3D TSV的方式，输出连接CORE的内存控制器的存储IO上。

调节单元60可控制动态互连层，实时调整硬件通路的自适应切换，实现资源分配特定CORE、特定内存DIE和特定存储DIE的组合。

调节单元60与上层CORE的接口可包括输入接口，用于接收CORE的资源请求；与动态互连层的接口可包括控制总线、内建自测(Built-in Self Test，检测BIST)测试控制线、数据搬移控制线等，可控制动态互连层路径的调整。

调节单元60可建立资源状态表以包括资源使用状态信息、资源使用率信息和存储子单元的温度信息等，这些信息可作为资源管理的判断依据。

在数据传输之前，由调节单元60根据CORE的资源请求以及内存DIE的资源占用信息分配传输通路和天线的传输参数，并根据天线的传输参数调节第一基板10和第二基板30上的待对接天线的相位和发射功率等，CORE可根据应用需求产生访问指令，经过内存控制器传输至无线收发IO端口，无线收发IO驱动可驱动无线收发IO端口将访问指令经第一基板10上预先分配好的TSV天线发射出去，然后由第二基板30上预先分配好的TSV天线接收并经无线收发IO端口传输至内存DIE，内存DIE再将数据经上述传输通路返回给CORE，完成数据传输。CORE访问存储DIE的方式类似，此处不再赘述。

请参照图5，为本发明实施例提供的3D堆叠器件中的一种调节单元的组成示意图，在本实施例中，所述调节单元包括：

监控子单元61，用于获取所述存储单元中存储子单元的资源占用信息；

记录子单元62，用于根据所述监控子单元61获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种；

接收子单元63，用于接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

确定子单元64，用于根据所述资源请求和所述资源状态表，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数；

调整子单元65，用于根据所述确定子单元确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的内核与所述存储单元中的存储子单元完成数据传输。

可选地，所述天线的传输参数可以包括但不限于：所述确定子单元确定的传输通路中需要对接的天线的编号参数、所述需要对接的天线的相位参数和所述需要对接的天线的发射功率参数。

所述确定子单元64具体可用于将所述传输参数发送给所述调整子单元65，以便所述调整子单元65根据所述传输参数调节所述天线编号对应的天线的相位和发射功率等。

由于天线由TSV组成，其角度一般固定不变，因此具体在调节天线相位时，可根据现有的天线阵列的配合来调整对接天线的相位。

请参照图6，为本发明实施例提供的3D堆叠器件中的另一种调节单元的组成示意图，在本实施例中，所述调节单元包括：

监控子单元61，用于获取所述存储单元中存储子单元的资源占用信息；

记录子单元62，用于根据所述监控子单元61获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种；

接收子单元63，用于接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

确定子单元64，用于根据所述资源请求和所述资源状态表，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数；

调整子单元65，用于根据所述确定子单元确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的内核与所述存储单元中的存储子单元完成数据传输。

所述调节单元还包括：

内建自测子单元66，用于测试传输通路的传输状况并上报至所述确定子单元64以便所述确定子单元65为所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元分配传输通路；

数据搬移子单元67，用于根据所述计算单元的数据搬移指令，搬移所述存储单元中的数据；

缓冲子单元68，用于在所述数据搬移子单元76搬移所述存储单元40中的数据时缓存数据，或者若所述存储单元包括至少两个存储子单元，则在所述计算单元调用所述存储单元中至少两个存储子单元的数据时缓存数据。

本发明实施例还包括一种芯片，所述芯片包括如本发明上述任意实施例所述的3D堆叠器件。

请参照图7，为本发明实施例提供的应用于3D堆叠器件的通信方法的流程示意图，在本实施例中，所述方法包括：

S701，获取所述存储单元中存储子单元的资源占用信息。

S702，接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种。

S703，根据所述资源请求和所述资源占用信息，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数，所述天线的传输参数包括相位参数。

S704，根据确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的内核与所述存储单元中的存储子单元完成数据传输。

可选地，在执行步骤S703时，还可以根据获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种。生成资源列表后更加便于调用单元进行资源管理，同时还可以通过配置显示器显示给用户查看。

所述天线的传输参数还可以包括但不限于：

编号参数和发射功率参数。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：

通过在计算单元和存储单元之间配置天线阵列，并通过调节单元调节天线阵列中天线的相位以确保计算单元中的内核与存储单元中的存储子单元完成数据传输，从而可实现计算单元中的内核与存储单元中存储子单元的无线动态连接，可根据应用需求进行动态资源分配，单端口替换多端口的机械切换方式，无需开关切换，传输速率快，且可以实现多输入多输出的效果，支持频分复用和时分复用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，简称ROM)或随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种3D堆叠器件，其特征在于，包括：

第一基板，用于承载计算单元，所述计算单元包括一个内核；

第二基板，用于承载存储单元，所述存储单元包括一个存储子单元；

第一天线阵列，位于所述第一基板上，与所述计算单元电连接，且指向所述第二基板，用于发射所述计算单元输出的数据和/或接收第二天线阵列发射的数据；

所述第二天线阵列，位于所述第二基板上，与所述存储单元电连接，且指向所述第一基板，用于接收所述第一天线阵列发射的数据和/或接收所述存储单元输出的数据；

调节单元，用于调节所述第一天线阵列和/或第二天线阵列中的天线的传输参数，以确保所述计算单元中的所述内核与所述存储单元中的所述存储子单元之间完成数据传输，其中，所述天线的传输参数包括相位参数；

所述调节单元包括：

监控子单元，用于获取所述存储单元中所述存储子单元的资源占用信息；

记录子单元，用于根据所述监控子单元获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种；

接收子单元，用于接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

确定子单元，用于根据所述资源请求和所述资源状态表，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的所述内核和所述存储单元中的所述存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数；

调整子单元，用于根据所述确定子单元确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的所述内核与所述存储单元中的所述存储子单元完成数据传输。

2.如权利要求1所述的3D堆叠器件，其特征在于，所述第一天线阵列中的天线为所述第一基板上指向所述第二基板且不与所述第二基板接触的硅通孔，所述第二天线阵列中的天线为所述第二基板上指向所述第一基板且不与所述第一基板接触的硅通孔。

3.如权利要求1所述的3D堆叠器件，其特征在于，所述天线的传输参数还包括：

所述确定子单元确定的传输通路中需要对接的天线的编号参数和所述需要对接的天线的发射功率参数。

4.如权利要求1或3所述的3D堆叠器件，其特征在于，所述调节单元还包括：

内建自测子单元，用于测试传输通路的传输状况并上报至所述确定子单元以便所述确定子单元为所述计算单元中的所述内核和所述存储单元中的所述存储子单元分配传输通路。

5.如权利要求3所述的3D堆叠器件，其特征在于，所述调节单元还包括：

数据搬移子单元，用于根据所述计算单元的数据搬移指令，搬移所述存储单元中的数据；

缓冲子单元，用于在所述数据搬移子单元搬移所述存储单元中的数据时缓存数据，或者若所述存储单元包括至少两个存储子单元，则在所述计算单元调用所述存储单元中至少两个存储子单元的数据时缓存数据。

6.如权利要求1所述的3D堆叠器件，其特征在于，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列处于阻抗值达到预设阈值的介质中。

7.如权利要求1所述的3D堆叠器件，其特征在于，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列以近场通信的方式进行数据传输。

8.一种芯片，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的3D堆叠器件。

9.一种通信方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的3D堆叠器件上，其特征在于，包括：

获取所述存储单元中存储子单元的资源占用信息；

接收所述计算单元的资源请求，所述资源请求包括资源申请请求、资源释放请求或资源锁定请求中的至少一种；

根据所述资源请求和所述资源占用信息，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数，所述天线的传输参数包括相位参数；

根据确定的传输通路和天线的传输参数，调整天线的传输参数以确保所述计算单元中的内核与所述存储单元中的存储子单元完成数据传输。

10.如权利要求9所述的通信方法，其特征在于，在所述根据所述资源请求和所述资源占用信息，对传输通路进行拓扑计算，确定所述计算单元中的内核和所述存储单元中的存储子单元之间的传输通路及天线的传输参数时，还包括：

根据获取的资源占用信息，生成资源状态表，所述资源状态表包括资源使用状态信息、资源使用率信息或所述存储子单元的温度信息中的至少一种。

11.如权利要求9或10所述的通信方法，其特征在于，所述天线的传输参数还包括：

编号参数和发射功率参数。