JP5017971B2 - 集積装置 - Google Patents

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本発明は、プロセッサ等の処理装置を含む複数のメモリシステムを混載し、各システムのメモリを共有する集積装置に関するものである。
複数のメモリシステムを混載するシステムにおいて、並列処理を重視したアーキテクチャを採用すると、たとえば図1に示すような構成となる。
図1の構成においては、ロジック回路(プロセッサ)1−1〜1−4とメモリマクロ2−1〜2−4は並列処理を優先するため、1対1で接続される。
図1の構成において、ロジック回路1とメモリマクロ2は並列処理を優先するため1対1で接続されるが、ロジック回路1は隣接しているロジックのデータを参照するためには、上位装置を介したパスを使う必要がある。
そこで、ロジック回路1から直接、隣接メモリまでの接続を、一般的に、図2に示すように、クロスバー(Xbar)3で行う構成が採用される。
図1の構成においては、上述したように、ロジック回路1とメモリマクロ2は並列処理を優先するため1対1で接続されるが、ロジック回路1は隣接しているロジック回路1のデータを参照するためには、上位装置を介したパスを使う必要があるため、実際のアクセスを実現するのは困難である。
また、図2の構成においては、上位装置を介することなく、ロジック回路1は隣接しているロジック回路1のデータを参照することが可能であるが、ロジック回路1からメモリ2までの配線が非常に複雑となり、面積増加と長距離配線による性能低下(周波数低下等)を招くという不利益がある。
また、図3に示すように、複数のロジック回路(プロセッサ)から同一メモリに同時アクセスしたときは、各メモリマクロが競合していない場合でもメモリインタフェースおよびメモリ内バスの競合が発生するため通常同時にはアクセスできない。
これを解決するため同時アクセスを許す数だけ各メモリインタフェースおよび各メモリ内バスを増やすと、さらに面積増加とこれに伴う配線長の増大による性能低下(周波数低下)を引き起こす。
本発明は、メモリまでの配線を簡単化でき、面積増加と長距離配線による性能低下を防止でき、メモリアクセスの高速化を図ることができる集積装置を提供することにある。
本発明の第1の観点の集積装置は、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記接続配線は、指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、上記指示情報配線は、上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、第2方向の上記ライトデータ配線は、第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、第1方向の上記ライトデータバス配線においては、処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、第2方向のリードデータバス配線としては、処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、第1方向のリードデータバス配線は、処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成されている
本発明の第2の観点の集積装置は、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成されている
本発明の第3の観点の集積装置は、複数のアクセスクラスタを有し、上記各アクセスクラスタは、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記複数のアクセスクラスタは、バスにより接続され、上記接続配線は、指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、上記指示情報配線は、上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、第2方向の上記ライトデータ配線は、第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、第1方向の上記ライトデータバス配線においては、処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、第2方向のリードデータバス配線としては、処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、第1方向のリードデータバス配線は、処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、上記複数のアクセスクラスタは、上記第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている
本発明の第4の観点の集積装置は、複数のアクセスクラスタを有し、上記各アクセスクラスタは、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、上記複数のアクセスクラスタは、バスにより接続されている。
本発明の第5の観点の集積装置は、複数のアクセスクラスタを有し、上記各アクセスクラスタは、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記複数のアクセスクラスタは、バスにより接続され、上記接続配線は、指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、上記指示情報配線は、上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、第2方向の上記ライトデータ配線は、第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、第1方向の上記ライトデータバス配線においては、処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、第2方向のリードデータバス配線としては、処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、第1方向のリードデータバス配線は、処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、上記複数のアクセスクラスタは、上記第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共用している。
本発明の第6の観点の集積装置は、複数のアクセスクラスタを有し、上記各アクセスクラスタは、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記接続配線は、指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、上記指示情報配線は、上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、第2方向の上記ライトデータ配線は、第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、第1方向の上記ライトデータバス配線においては、処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、第2方向のリードデータバス配線としては、処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、第1方向のリードデータバス配線は、処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、上記複数のアクセスクラスタは、第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共有し、残りのアクセスクラスタは、上記第1の方向に略直交する第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている。
本発明の第7の観点の集積装置は、複数のアクセスクラスタを有し、上記各アクセスクラスタは、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記接続配線は、指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、上記指示情報配線は、上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、第2方向の上記ライトデータ配線は、第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、第1方向の上記ライトデータバス配線においては、処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、第2方向のリードデータバス配線としては、処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、第1方向のリードデータバス配線は、処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、上記複数のアクセスクラスタは、第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共有し、残りのアクセスクラスタは、上記第1の方向に略直交する第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている。
本発明の第8の観点の集積装置は、複数のアクセスクラスタを有し、上記各アクセスクラスタは、少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、上記各メモリシステムは、複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、上記複数のダイは互いに対向するように配置され、上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、上記複数のアクセスクラスタは、第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共有し、残りのアクセスクラスタは、上記第1の方向に略直交する第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている。
本発明の第9の観点の集積装置は、それぞれ独立にアクセスが可能な複数の単位メモリを含むメモリシステムと、上記複数の単位メモリに対して上記アクセスが可能な少なくとも1の処理モジュールと、上記複数の単位メモリに共通して、上記処理モジュールから任意の1の単位メモリに対して選択的に上記アクセスを行うための基本ルートの配線と、上記複数の単位メモリのうちの少なくとも1の予め定められた単位メモリに対して上記処理モジュールからの上記アクセスを行うためのバイパスルートの配線とを有する。
好適には、上記データ配線が処理モジュールからメモリインタフェースにいたるまでプライベート配線で形成されている場合、上記第1方向における上記メモリインタフェースを越える側のメモリシステムに対する配線がコモン配線により形成され、上記メモリインタフェースは、プライベート配線を転送されたデータを選択的に上記メモリインタフェースを越える側に第1方向に配線されたコモン配線に転送する。
好適には、上記メモリインタフェースは、上記コモン配線を転送されたデータを選択的にメモリインタフェースを越える側の第1方向の上記プライベート配線に転送する。
好適には、上記共用のメモリインタフェースは、所望のメモリシステムへのアクセスを調停する調停部を含み、上記調停部は、複数の処理モジュールから送信されてくるコマンドを、選択的に上記メモリインタフェースを挟んで第1方向に配置された第1側のメモリシステムおよび第2側のメモリシステムの少なくとも一方のメモリシステムのバンクに発行する。
好適には、上記調停部は、第1側のメモリシステムおよび第2側のメモリシステムの少なくとも一方にコマンドを複数発行可能である。
好適には、上記複数のメモリマクロの配置領域の上記第2方向の少なくとも一側に、上記複数のメモリマクロの所定の少なくとも一のメモリバンクを第2方向に選択的にアクセス可能なサブ処理モジュールを有し、上記第2方向のデータ配線は、第2方向転送モードとして使用可能である。
本発明によれば、メモリまでの配線を簡単化でき、面積増加と長距離配線による性能低下を防止でき、メモリアクセスの高速化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る集積装置のシステム構成図である。
図4の集積装置10は、複数(図4では4)のアクセスクラスタ20、30、40、および50を主構成要素として有している。
アクセスクラスタ20は、一つの入出力ポート211を有する処理モジュール(PM0)21と、処理モジュール21によりアクセス可能なDRAMやSRAM等の複数(図4では2)のメモリシステム(Memory System)22,23と、を有している。
メモリシステム22は、図4中に設定した直交座標系のY方向(第1方向)に一列に配列された複数のバンク221−1〜221−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ221と、メモリマクロ221の各バンク221−1〜221−nと処理モジュール21とのデータ転送の整合や各バンク221−1〜221−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)222と、を備えている。
メモリインタフェース222は、メモリマクロ221の配置領域を挟んで処理モジュール21の配置位置と対向する位置に配置されている。
メモリシステム23は、メモリシステム22に対して図4中に設定した直交座標系のX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリシステム23は、Y方向(第1方向)に一列に配列された複数のバンク231−1〜231−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ231と、メモリマクロ231の各バンク231−1〜231−nと処理モジュール21とのデータ転送の整合や各バンク231−1〜231−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)232と、を備えている。なお、図面では、複雑化を避けるためメモリマクロ231のバンク等の符号は省略している。
メモリインタフェース232は、メモリマクロ231の配置領域を挟んで処理モジュール21の配置位置と対向する位置に配置されている。
複数(本例では2)のメモリシステム22,23の各メモリマクロ221,231は、処理モジュール21と、入出力ポート211の配置位置と対向配置されたメモリインタフェース222,232との接続方向であるY方向(第1方向)に略直交するX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリマクロ221の各バンク221−1〜221−nとメモリマクロ231の各バンク231−1〜231−nは、それぞれY方向の2次元的な高さを同じにして、X方向に並列に配置されている。
そして、X方向に並列配置されたメモリマクロ221の各バンク221−1〜221−nとメモリマクロ231の各バンク231−1〜231−n間の接続配線にはバッファとしてのフリップフロップFFが配置されている。
処理モジュール21の入出力ポート211と、各メモリインタフェース222,232と、各メモリバンク221−1〜221−n,231−1〜231−nとは、複数のメモリマクロ221,231の配置領域(の上層)にY方向(第1方向)およびX方向(第2方向)にマトリクス状(格子状)に配線された接続配線により接続されている。
図4の例では、処理モジュール21の入出力ポート211とメモリシステム23のメモリインタフェース232とがY方向(第1方向)の接続配線により直線的に接続されている。
接続配線は、指示情報配線(コマンドアドレス配線)とデータ配線(ライトデータ配線とリードデータ配線、あるいは共用配線)が多層配線されるが、接続配線については、後で詳述する。
アクセスクラスタ30は、一つの入出力ポート311を有する処理モジュール(PM1)31と、処理モジュール31によりアクセス可能なDRAMやSRAM等の複数(図4では2)のメモリシステム(Memory System)32,33と、を有している。
メモリシステム32は、図4中に設定した直交座標系のY方向(第1方向)に一列に配列された複数のバンク321−1〜321−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ321と、メモリマクロ321の各バンク321−1〜321−nと処理モジュール31とのデータ転送の整合や各バンク321−1〜321−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)322と、を備えている。なお、図面では、複雑化を避けるためメモリマクロ321のバンク等の符号は省略している。
メモリインタフェース322は、メモリマクロ321の配置領域を挟んで処理モジュール31の配置位置と対向する位置に配置されている。
メモリシステム33は、メモリシステム32に対して図4中に設定した直交座標系のX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリシステム33は、Y方向(第1方向)に一列に配列された複数のバンク331−1〜331−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ331と、メモリマクロ331の各バンク331−1〜331−nと処理モジュール31とのデータ転送の整合や各バンク331−1〜331−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)332と、を備えている。
メモリインタフェース332は、メモリマクロ331の配置領域を挟んで処理モジュール31の配置位置と対向する位置に配置されている。
複数(本例では2)のメモリシステム32,33の各メモリマクロ321,331は、処理モジュール31と、入出力ポート311の配置位置と対向配置されたメモリインタフェース322,332との接続方向であるY方向(第1方向)に略直交するX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリマクロ321の各バンク321−1〜321−nとメモリマクロ331の各バンク331−1〜331−nは、それぞれY方向の2次元的な高さを同じにして、X方向に並列に配置されている。
そして、X方向に並列配置されたメモリマクロ321の各バンク321−1〜321−nとメモリマクロ331の各バンク331−1〜331−n間の接続配線にはバッファとしてのフリップフロップFFが配置されている。
処理モジュール31の入出力ポート311と、各メモリインタフェース322,332と、各メモリバンク321−1〜321−n,331−1〜331−nとは、複数のメモリマクロ321,331の配置領域(の上層)にY方向(第1方向)およびX方向(第2方向)にマトリクス状(格子状)に配線された接続配線により接続されている。
図4の例では、処理モジュール31の入出力ポート311とメモリシステム32のメモリインタフェース322とがY方向(第1方向)の接続配線により直線的に接続されている。
接続配線は、指示情報配線(コマンドアドレス配線)とデータ配線(ライトデータ配線とリードデータ配線、あるいは共用配線)が多層配線されるが、接続配線については、後で詳述する。
アクセスクラスタ30は、アクセスクラスタ20とX方向(第2方向)に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、X方向(第2方向)に配線されたバスにより接続されている。
また、アクセスクラスタ30のメモリマクロ321の各バンク321−1〜321−nとアクセスクラスタ20のメモリマクロ231の各バンク231−1〜231−nは、それぞれY方向の2次元的な高さを同じにして、X方向に並列に配置されている。
そして、X方向に並列配置されたメモリマクロ321の各バンク321−1〜321−nとメモリマクロ231の各バンク231−1〜231−n間の接続配線にはバッファとしてのフリップフロップFFが配置されている。
アクセスクラスタ40は、一つの入出力ポート411を有する処理モジュール(PM2)41と、処理モジュール41によりアクセス可能なDRAMやSRAM等の複数(図4では2)のメモリシステム(Memory System)42,43と、を有している。
メモリシステム42は、図4中に設定した直交座標系のY方向(第1方向)に一列に配列された複数のバンク421−1〜421−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ421と、メモリマクロ421の各バンク421−1〜421−nと処理モジュール41とのデータ転送の整合や各バンク421−1〜421−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)422と、を備えている。
メモリインタフェース422は、メモリマクロ421の配置領域を挟んで処理モジュール41の配置位置と対向する位置に配置されている。
メモリシステム43は、メモリシステム42に対して図4中に設定した直交座標系のX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリシステム43は、Y方向(第1方向)に一列に配列された複数のバク431−1〜431−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ431と、メモリマクロ431の各バンク431−1〜431−nと処理モジュール41とのデータ転送の整合や各バンク431−1〜431−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)432と、を備えている。なお、図面では、複雑化を避けるためメモリマクロ432のバンク等の符号は省略している。
メモリインタフェース432は、メモリマクロ431の配置領域を挟んで処理モジュール41の配置位置と対向する位置に配置されている。
複数(本例では2)のメモリシステム42,43の各メモリマクロ421,431は、処理モジュール41と、入出力ポート411の配置位置と対向配置されたメモリインタフェース422,432との接続方向であるY方向(第1方向)に略直交するX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリマクロ421の各バンク421−1〜421−nとメモリマクロ431の各バンク431−1〜431−nは、それぞれY方向の2次元的な高さを同じにして、X方向に並列に配置されている。
そして、X方向に並列配置されたメモリマクロ421の各バンク421−1〜421−nとメモリマクロ431の各バンク431−1〜431−n間の接続配線にはバッファとしてのフリップフロップFFが配置されている。
処理モジュール41の入出力ポート411と、各メモリインタフェース422,432と、各メモリバンク421−1〜421−n,431−1〜431−nとは、複数のメモリマクロ421,431の配置領域(の上層)にY方向(第1方向)およびX方向(第2方向)にマトリクス状(格子状)に配線された接続配線により接続されている。
図4の例では、処理モジュール41の入出力ポート411とメモリシステム43のメモリインタフェース432とがY方向(第1方向)の接続配線により直線的に接続されている。
接続配線は、指示情報配線(コマンドアドレス配線)とデータ配線(ライトデータ配線とリードデータ配線、あるいは共用配線)が多層配線されるが、接続配線については、後で詳述する。
そして、アクセスクラスタ20とアクセスクラスタ40とは、Y方向(第1方向)にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士222と422、232と432が接続されている。
本実施形態においては、対称的に配置された複数のアクセスクラスタ20と40の各メモリシステムは、メモリインタフェースを共用している。
具体的には、メモリシステム22のメモリインタフェース222と、メモリシステム42のメモリインタフェース422とが、互いに共用するように構成されている。同様に、メモリシステム23のメモリインタフェース232と、メモリシステム43のメモリインタフェース432とが、互いに共用するように構成されている。
これらの共用のメモリインタフェースは、他のメモリシステムへのアクセスを調停する調停部を含む。調停部については後で説明する。
アクセスクラスタ50は、一つの入出力ポート511を有する処理モジュール(PM3)51と、処理モジュール51によりアクセス可能なDRAMやSRAM等の複数(図4では2)のメモリシステム(Memory System)52,53と、を有している。
メモリシステム52は、図4中に設定した直交座標系のY方向(第1方向)に一列に配列された複数のバンク521−1〜521−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ521と、メモリマクロ521の各バンク521−1〜521−nと処理モジュール51とのデータ転送の整合や各バンク521−1〜521−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)522と、を備えている。なお、図面では、複雑化を避けるためメモリマクロ521のバンク等の符号は省略している。
メモリインタフェース522は、メモリマクロ521の配置領域を挟んで処理モジュール41の配置位置と対向する位置に配置されている。
メモリシステム53は、メモリシステム52に対して図4中に設定した直交座標系のX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリシステム53は、Y方向(第1方向)に一列に配列された複数(図4では)のバク531−1〜531−n(本例ではn=4)を含むメモリマクロ531と、メモリマクロ531の各バンク531−1〜531−nと処理モジュール51とのデータ転送の整合や各バンク531−1〜531−nへのアクセス制御等を行うメモリインタフェース(Memory Interface:I/F)532と、を備えている。
メモリインタフェース532は、メモリマクロ531の配置領域を挟んで処理モジュール51の配置位置と対向する位置に配置されている。
複数(本例では2)のメモリシステム52,53の各メモリマクロ521,531は、処理モジュール51と、入出力ポート511の配置位置と対向配置されたメモリインタフェース522,532との接続方向であるY方向(第1方向)に略直交するX方向(第2方向)に並列に配置されている。
メモリマクロ521の各バンク521−1〜521−nとメモリマクロ531の各バンク531−1〜531−nは、それぞれY方向の2次元的な高さを同じにして、X方向に並列に配置されている。
そして、X方向に並列配置されたメモリマクロ521の各バンク521−1〜521−nとメモリマクロ531の各バンク531−1〜531−n間の接続配線にはバッファとしてのフリップフロップFFが配置されている。
処理モジュール51の入出力ポート511と、各メモリインタフェース522,532と、各メモリバンク521−1〜521−n,531−1〜531−nとは、複数のメモリマクロ521,531の配置領域(の上層)にY方向(第1方向)およびX方向(第2方向)にマトリクス状(格子状)に配線された接続配線により接続されている。
図4の例では、処理モジュール51の入出力ポート511とメモリシステム52のメモリインタフェース522とがY方向(第1方向)の接続配線により直線的に接続されている。
接続配線は、指示情報配線(コマンドアドレス配線)とデータ配線(ライトデータ配線とリードデータ配線、あるいは共用配線)が多層配線されるが、接続配線については、後で詳述する。
アクセスクラスタ50は、アクセスクラスタ40とX方向(第2方向)に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、X方向(第2方向)に配線されたバスにより接続されている。
また、アクセスクラスタ50のメモリマクロ521の各バンク521−1〜521−nとアクセスクラスタ40のメモリマクロ431の各バンク431−1〜431−nは、それぞれY方向の2次元的な高さを同じにして、X方向に並列に配置されている。
そして、X方向に並列配置されたメモリマクロ521の各バンク521−1〜521−nとメモリマクロ431の各バンク431−1〜431−n間の接続配線にはバッファとしてのフリップフロップFFが配置されている。
そして、アクセスクラスタ30とアクセスクラスタ50とは、Y方向(第1方向)にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士322と522、332と532が接続されている。
本実施形態においては、対称的に配置された複数のアクセスクラスタ30と50の各メモリシステムは、メモリインタフェースを共用している。
具体的には、メモリシステム32のメモリインタフェース322と、メモリシステム52のメモリインタフェース522とが、互いに共用するように構成されている。同様に、メモリシステム33のメモリインタフェース332と、メモリシステム53のメモリインタフェース532とが、互いに共用するように構成されている。
これらの共用のメモリインタフェースは、他のメモリシステムへのアクセスを調停する調停部を含む。調停部については後で説明する。
以上説明した本実施形態の集積装置10は、次のような特徴をもって構成されている。
集積装置10は、メモリとロジックが混載であることを利用して、一般的なクロスバー(X-bar)によるバスシステムを、図4に示すように、メモリ上にマッピングしている。
近年の製造技術ではロジック回路規模の増大により配線層が増加しているが、メモリ回路は規模が増大しても必要となる配線層数はほとんど増えない。このためメモリ上の上部側の配線層は未使用であることが多い。これを利用してメモリシステム上にバスシステムの配線を通すことにより、メモリの面積をほとんど増やすことなくバスシステムを構築できる。
本実施形態においては、配線長増大による周波数低下を回避するため、接続配線であるバスはパイプライン化している。
また、配線面積増大を回避するため各処理モジュール-メモリシステム間の配線は1対1接続ではなく共有配線としている。
各メモリシステムのメモリインタフェースI/Fは、Y方向(第1方向)におけるレイアウト上中心に配置している。これは各処理モジュールと各メモリインタフェースI/Fまでの間を等距離かつ最短にして、配線量を減らすためである。
メモリインタフェースI/Fがレイアウト中心にあることによりメモリ内資源が2倍に有効活用できる。これは、図4の複数のアクセスクラスタ20,30,40,50をY方向(第1方向)およびX方向(第2方向)構成においてメモリインタフェースI/Fを境界としてメモリ内資源が2分割されるので、同一メモリに複数のアクセスが同時に行われてもメモリインタフェースI/Fを境界として別々の方へのアクセスであれば、同時にアクセスできるからである。
図4において、X方向(第2方向または横方向)の接続配線は、各処理モジュールPM(0〜3)を起点として、全てのメモリシステムにアクセスできるようにX方向(第2方向)に縦貫されている。
この配線を利用して、図5中、配線LNXで示すように、X方向(第2方向)メモリ−メモリ間転送も行うことが可能である。
X方向(第2方向)の同一配線をモードの設定によって図4の接続形態と図5の接続形態を切り替えるだけであることから、ほとんど面積を増大させることなく高速なメモリ−メモリ間転送を実現できる。
このX方向転送モード(横転送モード)は必要のない用途には削除可能である。
集積装置10は、メモリシステム上にバスシステムをマッピングしているので、図6に示すように、データバスとメモリインタフェースI/F間にアクセス先のバンクがあればダイレクトにアクセスできる。
この図6の例においては、アクセスクラスタ20の処理モジュール21(PM0)が左端にあるメモリマクロ221のバンク221−2にアクセスを行い、アクセスクラスタ30の処理モジュール31(PM1)が同メモリマクロ221のバンク221−1にアクセスを行っている。
これは通常のX-barシステムでは、図7に示すように、メモリインタフェースI/Fをスキップしたアクセスになる。
その結果、アクセスレイテンシの短縮が実現できる。
本実施形態の集積装置10においては、経路途中にアクセス先があれば同一メモリに属する同時アクセスでもバンクが異なり、かつY方向(第1方向または縦方向)の配線LNYが競合しなければ同時アクセスが可能となる。
これにより、図6および図8に示すように、単純にX-barをマッピングするのと比較して、面積を増やすことなく、スループットを向上させることができる。
上述したように、図6の例においては、アクセスクラスタ20の処理モジュール21(PM0)が左端にあるメモリマクロ221のバンク221−2にアクセスを行い、アクセスクラスタ30の処理モジュール31(PM1)が同メモリマクロ221のバンク221−1にアクセスを行っている。
通常のX-barにおいては、図3および図9に示すように、Y方向(第1方向または縦方向)の配線資源が1系統しかない場合は同時にアクセスできない。
これに対して、本実施形態においては、図8に示すように、同程度の面積で同時アクセスが実現でき、かつレイテンシの短縮も実現できる。
また、X方向(第2方向または横方向)の配線は各処理モジュールPMに個別(Private)に持たせる必要があるが、Y方向(第1方向または縦方向)の配線は求める性能、および許される資源(面積)により、図10および図11の(A)〜(C)に示すように、プライベート(private)配線PRL、パブリック(public)配線PBL、およびコモン(common)配線CMLの3形態をとることが可能となる。
プライベート(Private)の場合、図10(A),(B)に示すように、各処理モジュールPMに対して個別(専用)の配線を引くことになり、性能は最も高くなるが配線資源(面積)も最も必要となる。
パブリック(Public)の場合、メモリインタフェースI/Fを越える領域にアクセスする場合に,各処理モジュールPMのリード(Read)データ配線、ライト(Write)データ配線 を共用することができる。
たとえば、図中の上側のアクセスクラスタ20,30の処理モジュール21,31(PM0,PM1)から下側の領域へのアクセスの場合、リード(Read)、ライト(Write)で括ると共用できる。
同時にアクセスがある場合は、パブリック(public)の系統数だけしかアクセスできないが、面積を抑えられる。
コモン(Common)の場合、メモリインタフェースI/Fへ向かう方向(up)、離れていく方向(down)、によって、それぞれ共用化を行う。リード(Read)、ライト(Write)の区別は関係ない。図10(C)に示すように、方向さえ一致すれば全ての処理モジュールPM間で資源を共用できる。
図10(A)〜(C)に示すプライベート(private)配線、パブリック(public)配線、およびコモン(common)配線による実施例を図11(A)〜(C)にそれぞれ示している。
図4に示す集積装置10は、各アクセスクラスタの処理モジュール21,31,41,51が一つの入出力ポート211,311,411,511を有する場合を一例として示しているが、各処理モジュール21,31,41,51に複数の入出力ポートを持たせるように構成することも可能である。
図12は、各処理モジュールが複数の入出力ポートを持つ集積装置の構成例を示す図である。
図12の集積装置10Aは、各アクセスクラスタ20A,30A,40A,50Aの処理モジュール21A,31A,41A,51Aが2つの入出力ポート211,212、311,312、411,412、および511,512を有する。
このように、各処理モジュールPMが複数のポートを持つことにより、スループットをさらに向上させることができる。この場合、図12に示すように、アクセス先の領域を分割するだけなのでほとんど面積は増えない。
また、図4の集積装置10は、アクセスクラスタが4つを含む構成を一例として示しているが、アクセスクラスタが1個、2個、6個、あるいはそれ以上を含む構成を採用することも可能である。
図13は、アクセスクラスタを1個含む集積装置の構成例を示す図である。
図14および図15は、アクセスクラスタを2個含む集積装置の構成例を示す図である。
図16および図17は、アクセスクラスタを6個含む集積装置の構成例を示す図である。
図13の集積装置10Bは、アクセスクラスタ20を1個含む。
図14の集積装置10Cは、Y方向(第1方向)にメモリインタフェースI/Fを共用するアクセスクラスタ20とアクセスクラスタ40の2個を含む。
図15の集積装置10Dは、X方向(第2方向)に並列配置されたアクセスクラスタ20とアクセスクラスタ30の2個を含む。
図16および図17の集積装置10E、10Fは、3つのアクセスクラスタ20,30,40をX方向(第2方向)に並列に配置し、これらのアクセスクラスタ20,30,40とY方向(第1方向)にメモリインタフェースI/Fを共用する3つのアクセスクラスタ50,60,70を配置した、アクセスクラスタを6個含む構成を有する。
このように、アクセスクラスタの数、換言すれば、処理モジュールPMの数に応じたシステムを構成することが可能である。
以上、集積装置のシステム構成を中心に説明したが、以下に、重複する部分もあるが、バンク構成、接続配線、メモリインタフェースの構成、機能についてさらに具体的に説明する。
<メモリマクロ構成>
本実施形態においては、図18に示すように、メモリマクロは複数のメモリバンクBNKと1個のメモリインタフェースI/Fにより構成される。
本実施形態においては、Y方向(第1方向)に配列配置されるメモリシステムでメモリインタフェースI/Fを共用している。
図18に示すように、物理的にメモリインタフェースI/Fを中心として原則同数(半数ずつ)のバンクが配置される。
<バンク構成>
図19は、本実施形態に係るメモリバンクの構成例を示す図である。
各バンクBNKは、メモリアレイ101、書込回路102、読出回路103、およびセレクタ(S)104〜109を含んで構成されている。
また、図19において、PRL−WXはX方向(第2方向または横方向)のプライベートのライトデータバス(配線)を、PRL−RXはX方向(第2方向または横方向)のプライベートのリードデータバスを、PRL−WYはY方向(第1方向または縦方向)のプライベートのライトデータバスを、PBL−WYはY方向(第1方向または縦方向)のパブリックのライトデータバスを、PRL−RYはY方向(第1方向または縦方向)のプライベートのリードデータバスを、PBL−RYはY方向(第1方向または縦方向)のパブリックのリードデータバスを、CML−UはY方向(第1方向または縦方向)におけるアップ方向のコモンのコマンドアドレスバスを、CML−DはY方向(第1方向または縦方向)におけるダウン方向のコモンのコマンドアドレスバスを、それぞれ示している。
本実施形態においては、指示情報配線(コマンドアドレス配線)とデータ配線(ライトデータ配線とリードデータ配線、あるいは共用配線)が多層配線されるが、バンクBNK上に多層配線されている立体的な様子を図20に示す。
各バンクBNKにおいては、横方向(X方向)のライトデータバスPRL−WX、縦方向(Y方向)のライトデータバス(private, public)PRL−WY,PBL−WY、縦方向のコモン(common)のコマンドアドレスバスCML−U,CML−D(up, down)から、セレクタ104を通して選択的に書き込みに関する情報を書込回路102に送る。
また、横方向(X方向)のリードバスPRL−RX、縦方向(Y方向)のリードデータバス(private, public)PRL−RY,PBL−RY、縦方向のコモン(common)のコマンドアドレスバスCML−U,CML−D(up, down)にセレクタ105〜109を介して選択的にデータを転送する。
<横方向(X方向、第2方向)コマンドアドレスバス配線>
コマンドアドレスバスCML−Xにはアクセス先のマクロ、バンク、アドレス、リード/ライト(Read/Write)、ライトマスク(Write Mask)、ID、バースト長、等の情報が含まれる。
コマンドアドレスバスCML−Xは、図21に示すように、各処理モジュールPMからX方向(第2方向または横方向)の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続される。
処理モジュールPMと各メモリインタフェースI/F間は“Point to Point”(以下P2Pと略する)接続では配線量が膨大になる。したがって共有接続する。
横方向(X方向)は処理モジュールPMごとに専用(private)である。各分岐BRNCではアクセス先のマクロに応じて分岐する。
分岐した後、メモリインタフェースI/Fまではプライベート(private)バス配線で接続される。
<横方向(X方向、第2方向)ライトデータバス配線>
横方向のライトデータバスPRL−WXはプライベート配線であるが、図22に示すように、アクセス先ごとにP2Pで接続するのではなく共有である。
分岐BRNCからメモリインタフェースI/Fまでの縦方向(Y方向、第1方向)配線は、利用可能な配線リソースに応じて、プライベート(private),パブリック(public),コモン(common)のバス配線で接続される。
<縦方向(Y方向、第方向)ライトデータバス配線>
処理モジュールPMから直下のメモリインタフェースI/Fまでの縦方向(Y方向、第1方向)のライトデータバスは、図23に示すように、プライベート(private)バスPRL−WYで接続して構成する。
プライベートのライトデータバスPRL−WYは横方向(X方向、第2方向)に配線されるライトデータバスPRL−WXと直接接続される(図23のから2つ目のバンクBNK2)。
処理モジュールPM直下以外のプライベート縦配線では、図24に示すように、横方向(X方向)からデータを転送するライトデータバスと直接接続され、そこから縦方向(Y方向)にライトデータが転送される。
メモリインタフェースI/Fを越える縦方向ライトバスは横方向配線と接続されることはない。
また、図25に示すように、遅延のレベルによってはメモリインタフェースI/FにおいてフリップフロップFFで一旦ラッチして転送する。
メモリインタフェースI/Fを越える場合、図26に示すように、配線リソースの状況に応じて、メモリインタフェースI/F手前の複数のプライベート配線をセレクタSでセレクトして、パブリック配線で形成する。
プライベート配線は、処理モジュールPMに対する専用配線なので、処理モジュールPMの数が増えてきた場合、全てをプライベート(private)で結線すると膨大な配線リソースが必要となる。この場合、直下以外に関してはコモン(common)の形態をとる。
<横方向(X方向、第2方向)リードデータバス配線>
リードデータバスは処理モジュールPM直下のメモリインタフェースI/Fに対しては、図27に示すように、プライベート配線PRL−RXで接続される。横方向(X方向)のリードデータバス配線はプライベートであるが、アクセス先ごとにP2Pで接続するのではなく共有である。
図27に示すように、縦方向(Y方向、第方向)配線との接続部分はセレクタSLCで構成され、横方向(X方向)から転送されてくるデータと縦方向(Y方向)から転送されてくるデータをセレクトする。
<縦方向(Y方向、第1方向)リードデータバス配線>
処理モジュールPMから直下のメモリインタフェースI/Fまでの縦方向(Y方向)リードデータバスは、図28に示すように、プライベートバスPRL−RYで接続して構成する。
プライベートのリードデータバスPRL−RYは、横方向(X方向)に配線されたリードデータバスPRL−RXとセレクタSで接続される(図28の上から2つ目のバンクBNK2)。
処理モジュールPM直下以外のプライベート縦配線では、図29に示すように、横方向(X方向)からデータが転送されるリードデータバスPRL−RXとセレクタSで接続され、そこから選択的に次の横方向(X方向)にリードデータが転送される。
メモリインタフェースI/Fを越える縦方向(Y方向)のリードデータバスは横方向(X方向)配線と接続されることはない。
また、図30に示すように、遅延のレベルによってはメモリインタフェースI/FにおいてフリップフロップFFで一旦ラッチして転送する。
メモリインタフェースI/Fを越える場合、図31に示すように、配線リソースの状況に応じて、メモリインタフェースI/F手前の複数のプライベート配線に分配して、パブリック配線で形成する。
プライベート配線は、処理モジュールPMに対する専用配線なので、処理モジュールPMの数が増えてきた場合、全てをプライベート(private)で結線すると膨大な配線リソースが必要となる。この場合、直下以外に関してはコモン(common)の形態をとる。
<縦方向(Y方向、第1方向)データバス配線(common)>
縦方向(Y方向)のデータバスは配線資源が限られている場合、コモン配線によって配線量を減らすことが可能となる。
コモンではリードとライトで区別するのではなく、図32および図33に示すように、データの流れる方向で配線を形成する。便宜上、メモリインタフェースI/Fへ向かう方向を“上り(up)”、離れる方向を“下り(down)”と呼ぶ。
コモン配線では横方向(X方向)をライトデータバスが配線されている場合は、図32の<1>、図33の<1>の構成をとる。
コモン配線では横方向(X方向)をリードデータバスが配線されている場合は、図32の<2>、図33の<2>の構成をとる。
<I/F構成>
メモリインタフェースI/Fにおいては、各処理モジュールPMから送られてくるコマンドを調停し、マクロ内のバンクのリソースが空いている場合に発行する処理を行う。
基本構成として、図34に示すように、各処理モジュールPMに対応したコマンドバッファ(Command Buffer:以下CBと略)111−0〜111−nを最低1つずつ有し、さらにアービタ(arbiter)112、並びにセレクタ(S)113,114を有する。
また、アービタ112はCB111−0〜111−n内の命令のうち発行可能な命令を選択信号S112a,S112bにより選択して発行する。メモリインタフェースI/Fを中心としてY方向(第1方向)の上側(第1側)のメモリシステムのバンクと下側(第2側)のメモリシステムのバンクに対して同時に発行可能である。
また、図35に示すように、配線リソースが許す場合、上側と下側のそれぞれに対し複数の命令配線を配線する(引く)ことも可能となる。
さらに、面積的に許されるのであれば、図36に示すように、CBを複数持たせることも可能である。この場合、たとえば上側の処理モジュールPMへの転送経路にORゲート115−0〜115−nが設けられる。
<縦方向(Y方向、第1方向)アドレスバス配線>
図37に示すように、基本的に、メモリインタフェースI/Fから発行されたアドレス(コマンド)は縦方向(Y方向)に転送され、分岐にBRNCにおいてアクセス先のバンクに応じて分かれる。
また、図35または図36に示すように、配線リソースに余裕があり、複数アドレス配線が引ける場合は、図38に示すように、セレクタ(S)を通して最終的にバンクに入力される。
図39は、上述した本実施形態に係る集積装置の基本構成および接続配線の特徴をまとめて示す図である。
図39において、CMDはコマンド系配線を、WDTはライトデータ系配線を、RDTはリードデータ系配線をそれぞれ示している。
本実施形態に係る集積装置の基本構成および接続配線の特徴(1)〜(9)は以下のとおりである。
(1):データのX方向(横)配線は、他の処理モジュールPMとの横方向の競合を回避するため、プライベート配線とする。
(2):メモリインタフェースI/F手前にターゲットがある場合は直接アクセスする。これにより、レイテンシを短縮し、資源競合を低減できる。
(3):データのY方向(縦)配線は配線資源でプライベートか束ねるかを決める。これにより、配線資源の効率化を図ることができる。
(4):メモリインタフェースI/Fからのコマンド発行は、資源が許せば複数とする。これにより、スループットの向上を図れる。
(5):コマンドはY方向(縦方向)、X方向(横方向)ともすべてプライベート配線とする。これにより、他の処理モジュールPMとの競合を回避できる。
(6):データの処理モジュールPM直下のY(縦)方向配線はプライベート配線とする。これにより、他の処理モジュールPMとの競合を回避できる。
(7):メモリインタフェースI/FをY方向(第1方向)の中央に配置する。これにより、配線資源を2倍に有効利用できる。
(8):X(横)方向のデータ配線は横転送モードとして使用可能である。これにより、メモリーメモリ間転送性能の向上を図ることができる。
(9):処理モジュールPMに複数ポートを持たせてもよい。これにより、スループットの向上を図ることができる。
以上説明したように、本第1の実施形態によれば、複数のメモリバンクを搭載するメモリシステムにおいて、メモリマクロ上にバスシステムを構築することにより、通常のX-barなどによる共有メモリシステムよりも高速に(高スループット)メモリアクセスを実行できる。
また、図4等のように構成されるバスシステムの配線を利用して、メモリバンク間のバスを構築することにより、回路規模をほとんど増大させることなく、高速なメモリ−メモリ間データ転送を実現できる。
また、メモリマクロ上に配線しているので、アクセス先のバンク上を配線が通るときにはダイレクトにアクセスできるので低レイテンシを実行できる。
また、要求される性能と配線性とのトレードオフにより配線方法を変更したシステム、すなわち、処理モジュールPM数、配線リソースと要求性能に応じてシステムを構築できる。
さらに、1つの処理モジュールPMにメモリシステムとのポートを複数持たせることにより、資源(面積)を消費することなく、さらに高い性能を構築したシステムを実現することができる。
また、処理モジュールPM数が増加すると配線も増大するが、バス幅に応じてバス構成を変えたシステムを構築することができる。
図40は、本発明の第2の実施形態に係る集積装置のシステム構成図である。
本第2の実施形態が上述した第1の実施形態と異なる点は、アクセスクラスタ20,40のメモリマクロの配置領域のX方向(第2方向)の少なくとも一側(図40では左側)に、複数のメモリマクロの所定の少なくとも一のメモリバンクをX方向(第2方向)に選択的にアクセス可能なサブ処理モジュール群80,81を配置したことにある。
サブ処理モジュール群80は、アクセスクラスタ20,30のメモリマクロのバンク数に応じて4つのサブ処理モジュール80−1〜80−4を配置している。
サブ処理モジュール群81は、アクセスクラスタ40、50のメモリマクロのバンク数に応じて4つのサブ処理モジュール81−1〜81−4を配置している。
図40において、左端のメモリバンク群のうち、アクセスクラスタ40のメモリマクロ421のバンク421−2,421−3,421−4が横転送モードでアクセスする領域で、残りのメモリバンクが通常アクセス領域である。
各処理モジュール21,31,41,51は通常アクセス領域にアクセスしつつ、横方向からデータの入出力を行い、これらのモード切替を各バンクに対し順次行うことにより、処理を止めることなく、メモリのデータの入れ替えを行うことができる。
このように、横転送モードを使う場合は横(X)方向にサブ処理モジュールを配置することになる。
この場合、サブ処理モジュールは転送モードを切り替えた領域(バンク)に対し、独自にアクセスを行っても良いし、各処理モジュールPMからリクエストを受けてアクセスを行っても良い。
処理モジュールPM数が少ないとき、たとえば2のときは必要とされる縦方向配線も減るのでメモリ上の配線領域も余裕ができることが多い。この場合、図41に示すように、複数のプライベート配線を配線してより性能を向上させることもできる。
逆に、処理モジュールPM数が多いとき、たとえば6のときは必要とされる縦(Y)方向配線が増えるのでメモリ上の配線領域も逼迫してくる。この場合、たとえば図16に示すように、バス幅を減らしてプライベート配線の系統数を増やしても良い。
また、図17に示すように、バス幅は減らさずにプライベート配線を最小限に減らして、コモン配線を増やすこともできる。
これらの選択はシステム要求によって任意である。
以下に、第2の実施形態における転送モードの切り替えについて説明する。
<転送モードの切替>
横(X)方向のリードデータバス、ライトデータバスは、前述したように、モードの切り替えにより横方向への転送に利用可能である。
モードの切り替えは、図42および図43に示すように、横(X)方向配線全てに対して行うことが可能である。
また、モードの切り替えは、図44および図45に示すように、部分的に行うことも可能である。
横方向の転送用に切り替えた場合、その配線はサブ処理モジュールS−PMの管理下に置かれるため、処理モジュールPMは横方向データバスを使えない。しかし、図46に示すように、直下のバンクに対しては常にアクセス可能である。
横方向転送の需要が少ない場合は、図47に示すように、メモリインタフェースI/F上に横方向専用のデータバスDBSを敷設することも可能である。
この場合、転送モードの切替は実装してもしなくても良い。
図48は、図40に示すように、4つの処理モジュールPM構成で各処理モジュールPMが2port持つ場合の例を示す図である。
この例では、処理モジュール21(PM0)は図中の<1>で示す領域に対しては縦(Y)方向バスしか使わないので、横(X)方向バスをサブ処理モジュールS−PMに解放しても常にアクセスは可能であるが、<2>で示す領域に対しては対応する横方向バスを処理モジュールPM側の支配下に置く必要がある。
部分的に横転送モードにした場合、図49に示すようなデータフローで処理を行うと、処理モジュールPMでの処理を止めることなくデータを処理できる。
<アクセスクラスタ群間接続>
アクセスクラスタ、換言すると、処理モジュールPM数が増えてくると配線リソースが膨大となってくる。
したがって、現実的にはある程度の数のアクセスクラスタ(処理モジュールPM)のまとまりであるアクセスクラスタ群90で構成し、図50〜図53に示すように、アクセスクラスタ群90間をサブ処理モジュール80(S−PM)を通して接続した方が、配線量を抑えられる。
図50および図51は、サブ処理モジュールS−PM経由による2つのアクセスクラスタ群間での転送例を示す図である。この例ではアクセスクラスタ群90−1,90−2は、図4等の集積装置と同様の構成を有している。
図50の例では、アクセスクラスタ群90−1の処理モジュールPM1がアクセスクラスタ群90−2の領域に書き込みを行っている。
この場合、最初にサブ処理モジュールS−PMに書込要求を発行し(ST1)、サブ処理モジュールS−PMが書き込む(ST2)。
また、同図でアクセスクラスタ群90−2の処理モジュールPM2がアクセスクラスタ群90−1の領域から読み出ししている。
この場合、最初にサブ処理モジュールS−PMに読み出し要求を発行し(ST3)、サブ処理モジュールS−PMが該当領域にリードコマンドを発行し(ST4)、該当領域からデータが読み出され(ST5)、サブ処理モジュールS−PMがアクセスクラスタ群90−2の処理モジュールPM2にデータを返している(ST6)。
図51は、アクセスクラスタ群間の転送手段として、サブ処理モジュール80(S−PM)内にローカルメモリ(Local Memory)82を配置した例を示している。
図51の例では、アクセスクラスタ群90−2の処理モジュールPM0がサブ処理モジュール80(S−PM)のローカルメモリ82に書き込み(ST11)、同処理モジュールPM0がアクセスクラスタ群90−1の処理モジュールPM1に通知し(ST12)、通知を受けた同処理モジュールPM1がサブ処理モジュール80(S−PM)のローカルメモリ82から読み出している(ST13)。
さらにアクセスクラスタ群の数が増えてくると、図52に示すように、サブ処理モジュール80−1,80−2同士を、ネットワーク配線部(interconnect)91により接続することによっても可能である。
図52の例では、アクセスクラスタ群90−1の処理モジュールPM0がサブ処理モジュール80−1に書き込みを要求し(ST21)、サブ処理モジュール80−1がネットワーク配線部91に書き込みを要求し(ST22)、ネットワーク配線部91がサブ処理モジュール80−2に書き込みを要求し(ST23)、サブ処理モジュール80−2がアクセスクラスタ群90−4の所定の領域で書き込みを行っている(ST24)。
このように、アクセスクラスタ群の数を増やすと必要となる配線領域も増大する。しかしながら必ずしも全ての処理モジュールPM間で全てのメモリを等価に共有する必要性はない。
たとえば、いくつかのアクセスクラスタ群でひとまとまりの処理を行うケースでは、このアクセスクラスタ郡の外側にあるメモリに対してはメモリアクセスの頻度は著しく低い。
このような場合では、図52に例のように、サブ処理モジュールS−PMを通して、アクセスクラスタ群90−1〜90−4をネットワーク結合することによりアクセスをするようにすれば、配線領域の増大を抑えられる。
また、図53に示すように、アクセスクラスタ群間の接続は、横(X)方向(第2方向)であれば、アクセスクラスタ群90−1,90−2、・・とサブ処理モジュール80−1,80−2を数珠繋ぎにすることによって、さらに接続することも可能である。
また、図54に示すように、サブ処理モジュール80(S−PM)は、アクセスクラスタ群90間の接続だけでなく、バスブリッジ92を経由して他のバスに接続することも可能であるし、外部メモリI/F93を接続して外部メモリ94にアクセスすることも可能である。
この場合、アクセスクラスタ群内のメモリ、バスブリッジ92に繋がる各周辺回路95、外部メモリ94を統一されたアドレス空間上に配置できる。
本第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、転送モードはメモリシステム全体で切り替えられるだけでなく、部分的にも切り替えが可能である。これを利用してシステムの動作を止めることなく、システムと外部とのデータ転送が可能となる。
また、アクセスクラスタ群数を増加させた場合、配線が増大するが、いくつかのアクセスクラスタ群をまとまりとして、これらの間をネットワーク結合することにより、配線の増大を抑制できる。
本実施形態の集積装置は、SOCに搭載された複数のメモリマクロをメモリ独自のデータ線で接続することにより、高速な共有メモリを実現できる。またバスマスタを介することなくメモリ−メモリ間転送を実現できる。
以上の第1および第2の実施形態においては、基本的に2次元的な平面構成の場合を例に説明したが、本発明はこの平面構成のみならず、3次元的な構成にも適用可能である。
以下に、第3の実施形態として、この3次元的な構成を採用した集積装置について説明する。本第3の実施形態に係る3次元的な構成をシステム・イン・パッケージ(System in Package:SiP)と呼ぶこととする。
SiPの基本的な構成は上述した平面構成と同様であり、以下に記述するSiPの説明は、上述した第1および第2の実施形態において説明した平面構成をSiP構成にした場合のバリエーションにすぎない。
したがって、以下ではSiP構成に固有のことを中心に記述してある。特に断りがない限り、平面構成の場合と同様である。
SiP構成では配線資源を積層方向における上下どちらのダイに配線してもよい。各配線をどちらに配線するかによって、無限の組み合わせが考えられる。
したがって、本第3の実施形態においては、主要な3バリエーションについて説明する。
図55および図56は、第3の実施形態に係る集積装置を示すシステム構成図である。図55は命令(コマンド)バスの配置について説明するための図でもあり、図56はデータバスの配置について説明する図でもある。
図55の集積装置100は、SiP構成を採用しており、第1ダイ(図55中上側に位置するダイ:メモリ側ダイ)110と第2ダイ(図55中下側に位置するダイ:ロジック側ダイ)120が所定間隔をおいて配置されている。
第1ダイ110は、メモリバンクアレイ111〜1114、および共用メモリインタフェース(I/F)115,116が形成されている。
メモリインタフェース115はメモリバンクアレイ111と114とで共用され、メモリインタフェース116はメモリバンクアレイ112と115とで共用される。
第1ダイ120は、処理モジュール(PM)121〜124、および処理モジュールインタフェース(PMI/F)125,126が形成されている。
たとえば平面構成を有する図4の集積装置10と対応付けると、図55のメモリバンクアレイ111は図4のメモリシステム22,23と同様の構成を有し、メモリバンクアレイ112は図4のメモリシステム32,33と同様の構成を有し、メモリバンクアレイ113は図4のメモリシステム42,43と同様の構成を有し、メモリバンクアレイ114は図4のメモリシステム52,53と同様の構成を有する。
そして、図55のメモリインタフェース115は図4のメモリインタフェース222,232に相当し、メモリインタフェース116は図4のメモリインタフェース322,332に相当する。
また、図55の処理モジュール121は図4の処理モジュール21に相当し、処理モジュール122は図4の処理モジュール31に相当し、処理モジュール123は図4の処理モジュール41に相当し、処理モジュール124は図4の処理モジュール51に相当する。
そして、図55の処理モジュールインタフェース125は図4の処理モジュール21の入出力ポート211に相当し、処理モジュールインタフェース126は図4の処理モジュール31の入出力ポート311に相当し、処理モジュールインタフェース127は図4の処理モジュール41の入出力ポート411に相当し、処理モジュールインタフェース128は図4の処理モジュール51の入出力ポート511に相当する。
図55のSiP構成の集積装置100において、第1ダイ110に形成されるメモリ側の配置は平面構成の場合と同様である。
第2ダイ120側においては、処理モジュール121〜124の中心にインタフェース125〜128を集中させている。
これにより、レイアウト的にメモリインタフェース115,116と処理モジュールインタフェース125〜128は重なる(対向する)。
メモリインタフェース115と処理モジュールインタフェース125,127が対向し、メモリインタフェース116と処理モジュールインタフェース126,128が対向する。
また、メモリバンクアレイ111〜114と処理モジュール121〜124を互いに重なる(対向する)。
メモリバンクアレイ111と処理モジュール121が対向し、メモリバンクアレイ112と処理モジュール122が対向し、メモリバンクアレイ113と処理モジュール123が対向し、メモリバンクアレイ114と処理モジュール124が対向する。
たとえば、処理モジュール121〜124から発行された命令(コマンド)は直上のメモリバンクアレイ、および図中、直上の縦方向に隣接するバンクに対しては直接命令を発行する。
これはSiP構成をとるメリットがあり、また、レイテンシ、電力を最小限に抑えられるという特徴がある。
なお、第1ダイ110と第2ダイ120間(上下)間のダイの配線資源に応じて、中央のインタフェース(I/F)上のどちらかに命令を転送するためのバスを配線する(走らせる)。これはプライベート(private)でもパブリック(public)でもよい。
また、直上の図中の左右方向のバンクへのアクセスはこの命令バスを通してターゲットとなるバンクのメモリインタフェース(I/F)にアクセスする。
この場合でも、平面的な構成の集積装置よりも縦方向のアクセスがないだけレイテンシ、電力を減らすことができる。
コマンド(命令)系のバスは縦方向のメモリインタフェースと処理モジュールインタフェース間の配線がなくなるので、平面構成よりも配線資源面で有利である。
次に、データバスの配線について図56に関連付けて説明する。
たとえば直上のメモリバンクアレイへのアクセスは処理モジュール側から直上のバンクバンクに対して直接アクセスする。
これはSiP構成をとるメリットがあり、また、レイテンシ、電力を最小限に抑えられる。また、縦方向のプライベート(private)データ配線を省略できるという特徴がある。
縦方向のバンクへのデータアクセスは、
(1)インタフェース(I/F)を超えた縦方向データバスによってアクセスする。このバスはプライベート(private)配線でもバブリック(public)配線でもよい。
(2)横方向には平面構造と同様にプライベート(private)バスが配線される(走る)。
上記以外のバンクに対しては上記(1),(2)を組み合わせてアクセスすることになる。これは平面構造と同じである。
(1),(2)とも配線資源に応じて、上下各ダイ110,120に分配する。
直上バンク以外でも、消費電力、レイテンシ、配線資源面で平面構造よりも有利である。
以下に、SiP構成の集積装置100の配線例について説明する。
図57は、SiP構成の集積装置の第1の配線例について説明するための図である。図58は第1の配線例を採用した場合の集積装置の簡略断面図である。
図57および図58の集積装置100Aは、全ての配線をロジック側、すなわち第2ダイ120側に配置した例である。図58に示すように、第2ダイ120側において、処理モジュール層上129Aに配線バス層130が形成されている。
また、図57において、131はコマンドライン(配線)を、132はライトデータラインを、133はリードデータラインをそれぞれ示している。また、図57において、破線134でデータフローを示している。
この第1の配線例はまず、アクセス先のバンクの真下までは、ロジック側(第2ダイ120側)を移動する。次に上下の第2ダイ120と第1ダイ110間で移動することになる。
ロジック側を移動する際の動作は平面構成の場合に準じる。
図59は、SiP構成の集積装置の第2の配線例について説明するための図である。図60は第2の配線例を採用した場合の集積装置の簡略断面図である。
図59および図60の集積装置100Bは、全ての配線をメモリ側、すなわち第1ダイ110側に配置した例である。図60に示すように、第1ダイ110側において、メモリ層119Bの第2ダイとの対向面側に配線バス層140が形成されている。
また、図59において、141はコマンドライン(配線)を、142はライトデータラインを、143はリードデータラインをそれぞれ示している。また、図59において、破線144でデータフローを示している。
この第2の配線例ではまず、上下の第1ダイ110と第2ダイ120間で移動し、次にアクセス先のバンクまでメモリ側(第1ダイ110側)を移動する。
メモリ側を移動する際の動作は平面構成の場合に準じる。
図61は、SiP構成の集積装置の第3の配線例について説明するための図である。図62は第3の配線例を採用した場合の集積装置の簡略断面図である。
図61および図62の集積装置100Cは、リード配線をロジック側(第2ダイ120側)、コマンド(命令)配線および、ライト配線をメモリ側(第1ダイ110側)に配置した例である。図60に示すように、第1ダイ110側において、メモリ層の第2ダイとの対向面側に配線バス層140Cが形成されている。
また、図61において、151はコマンドライン(配線)を、152はライトデータラインを、153はリードデータラインをそれぞれ示している。また、図61において、破線154でデータフローを示している。
第2ダイ120側において、処理モジュール層上129Cに配線バス層130Cが形成されている。第1ダイ110側において、メモリ層119Cの第2ダイとの対向面側に配線バス層140Cが形成されている。
この第3の配線例におけるリードアクセスは前述した第1の配線例と同様に行われる。また、ライトアクセスは前述した第2の配線例と同様に行われる。
なお、各処理モジュールからターゲットとなる単位メモリ(メモリバンクやメモリマクロ)に対してアクセスする経路(アクセスルート)については、概念的に「基本ルート」と「バイパスルート」と言うことができる2種のルートがある。
ここで「基本ルート」とは、例えばメモリインタフェースI/Fやコモン配線やパブリック配線を利用して、複数の単位メモリに共通して、各処理モジュールから任意の1の単位メモリに対して選択的にアクセスを行うためのアクセスルートに相当する。
また、「バイパスルート」とは、例えばメモリインタフェースI/Fを介さない直接アクセスあるいはプライベート配線を利用したアクセスを行う場合のアクセスルートに相当し、複数の単位メモリのうちの所定の(少なくとも1の予め定められた)単位メモリに対して処理モジュールからのアクセスを行うためのアクセスルートであり、これには、基本ルートの一部を兼用して途中から分岐するルートと基本ルートを全く介さないルートの場合が有り得る。
そして、本発明では、上記の「基本ルート」と「バイパスルート」との併設により、例えば前述の基本構成および接続配線の特徴(1)〜(9)のうちの(2)(3)(6)等に関連して、上記の各実施形態において説明した各種の作用・効果が得られ、この結果、メモリまでの配線を簡単化でき、面積増加と長距離配線による性能低下を防止でき、メモリアクセスの高速化を図ることができる。
マルチプロセッサの一般的なアーキテクチャを示す図である。 クロスバーを用いたアーキテクチャを示す図である。 図2のシステムの課題を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態に係る集積装置のシステム構成図である。 図4におけるX方向(第2方向または横方向)の接続配線を利用して、X方向(第2方向)メモリ−メモリ間転送も行う例を示す図である。 図4の集積装置において、データバスとメモリインタフェースI/F間にアクセス先のバンクがあればダイレクトにアクセスできることを説明するための図である。 通常のX-barシステムでは、図6のアクセスと異なりメモリインタフェースI/Fをスキップしたアクセスになることを示す図である。 本実施形態の集積装置が、単純にX-barをマッピングするのと比較して、面積を増やすことなく、スループットを向上させることができることを説明するための図である。 通常のX-barにおいては、Y方向(第2方向または縦方向)の配線資源が1系統しかない場合は同時にアクセスできないことを示す図である。 本実施形態の接続配線として、プライベート(private)配線PRL、パブリック(public)配線PBL、およびコモン(common)配線CMLの3形態を示す図である。 プライベート(private)配線PRL、パブリック(public)配線PBL、およびコモン(common)配線CMLの実施例を示す図である。 各処理モジュールが複数の入出力ポートを持つ集積装置の構成例を示す図である。 アクセスクラスタを1個含む集積装置の構成例を示す図である。 アクセスクラスタを2個含む集積装置の構成例を示す図である。 アクセスクラスタを2個含む集積装置の構成例を示す図である。 アクセスクラスタを6個含む集積装置の構成例を示す図である。 アクセスクラスタを6個含む集積装置の構成例を示す図である。 Y方向(第1方向)に配列配置されるメモリシステムでメモリインタフェースI/Fを共用しているメモリマクロの構成例を示す図である。 本実施形態に係るメモリバンクの構成例を示す図である。 本実施形態においては、指示情報配線(コマンドアドレス配線)とデータ配線(ライトデータ配線とリードデータ配線、あるいは共用配線)がバンク上に多層配線されている立体的な様子を示す図である。 横方向(X方向、第2方向)のコマンドアドレスバス配線について説明するための図である。 横方向(X方向、第2方向)のライトデータバス配線について説明するための図である。 縦方向(Y方向、第2方向)のライトデータバス配線について説明するための図であって、処理モジュールから直下のメモリインタフェースI/Fまでの縦方向(Y方向、第1方向)のライトデータバスについて説明するための図である。 縦方向(Y方向、第2方向)のライトデータバス配線について説明するための図であって、処理モジュールから直下以外の縦方向(Y方向、第1方向)のライトデータバスについて説明するための図である。 遅延のレベルによってはメモリインタフェースI/FにおいてフリップフロップFFを設ける例を示す図である。 縦方向(Y方向、第2方向)のライトデータバス配線について説明するための図であって、配線リソースの状況に応じて、メモリインタフェースI/F手前の複数のプライベート配線をセレクトして、パブリック配線で形成する例を示す図である。 横方向(X方向、第2方向)のリードデータバス配線について説明するための図である。 縦方向(Y方向、第2方向)のリードデータバス配線について説明するための図であって、処理モジュールから直下のメモリインタフェースI/Fまでの縦方向(Y方向、第1方向)のリードデータバスについて説明するための図である。 縦方向(Y方向、第2方向)のリードデータバス配線について説明するための図であって、処理モジュールから直下以外の縦方向(Y方向、第1方向)のリードデータバスについて説明するための図である。 遅延のレベルによってはメモリインタフェースI/FにおいてフリップフロップFFを設ける例を示す図である。 縦方向(Y方向、第2方向)のリードデータバス配線について説明するための図であって、配線リソースの状況に応じて、メモリインタフェースI/F手前の複数のプライベート配線に分配して、パブリック配線で形成する例を示す図である。 縦方向(Y方向、第1方向)におけるアップ方向のデータバス配線(common)について説明するための図である。 縦方向(Y方向、第1方向)におけるダウン方向のデータバス配線(common)について説明するための図である。 本実施形態に係るメモリインタフェースI/Fの基本構成を示す図である。 本実施形態に係るメモリインタフェースI/Fの他の構成例を示す図である。 本実施形態に係るメモリインタフェースI/Fのさらに他の構成例を示す図である。 縦方向(Y方向、第1方向)の基本的なコマンドアドレスバス配線について説明するための図である。 縦方向(Y方向、第1方向)の複数発行構成のコマンドアドレスバス配線について説明するための図である。 本実施形態に係る集積装置の基本構成および接続配線の特徴をまとめて示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る集積装置のシステム構成図である。 本発明の第2の実施形態に係る集積装置のシステム構成図であって、複数のプライベート配線を配線してより性能を向上させる構成例を示す図である。 第2の実施形態におけるライトデータバスと横転送モードの切り替えを示す図である。 第2の実施形態におけるリードデータバスと横転送モードの切り替えを示す図である。 第2の実施形態におけるライトデータバスと横転送モードの部分的な切り替えを示す図である。 第2の実施形態におけるリードデータバスと横転送モードの部分的な切り替えを示す図である。 サブ処理モジュールS−PMの管理下に置かれるため、処理モジュールPMは横方向データバスを使えない場合でも直下のバンクに対しては常にアクセス可能であること示す図である。 メモリインタフェースI/F上に横方向専用のデータバスDBSを敷設する例を示す図である。 図40に示すように、4つの処理モジュールPM構成で各処理モジュールPMが2port持つ場合の例を示す図である。 部分的に横転送モードにした場合の処理例を示す図である。 サブ処理モジュールS−PM経由による2つのアクセスクラスタ群間での第1の転送例を示す図である。 サブ処理モジュールS−PM経由による2つのアクセスクラスタ群間での第2の転送例を示す図である。 サブ処理モジュールS−PM経由による4つのアクセスクラスタ群間でネットワーク結合した構成および転送例を示す図である。 サブ処理モジュールS−PM経由による複数のアクセスクラスタ群間での他の接続構成例を示す図である。 サブ処理モジュールS−PM経由によるアクセスクラスタ群と外部メモリや周辺回路との接続構成例を示す図である。 第3の実施形態に係る集積装置を示すシステム構成図であって、命令(コマンド)バスの配置について説明するための図である。 第3の実施形態に係る集積装置を示すシステム構成図であって、データバスの配置について説明する図である。 SiP構成の集積装置の第1の配線例について説明するための図である。 第1の配線例を採用した場合の集積装置の簡略断面図である SiP構成の集積装置の第2の配線例について説明するための図である。 第2の配線例を採用した場合の集積装置の簡略断面図である SiP構成の集積装置の第3の配線例について説明するための図である。 第3の配線例を採用した場合の集積装置の簡略断面図である。
符号の説明
10・・・集積装置、20,30,40,50・・・アクセスクラスタ、21,31,41,51,PM・・・処理モジュール、22,23,32,33,42,43,52,53・・・メモリシステム、221,231,321,331,421,431,521,531・・・メモリマクロ、222,232,322,332,422,432,522,532,I/F・・・メモリインタフェース、80,81,S−PM・・・サブ処理モジュール、90−1〜90−4・・・アクセスクラスタ群、91・・・ネットワーク配線部、92・・・バスブリッジ、100,100A〜100C・・・集積装置、110・・・第1ダイ、111〜114・・・メモリバンクアレイ、115〜118・・・メモリインタフェース、120・・・第2ダイ、121〜124・・・処理モジュール、125〜128・・・処理モジュールインタフェース。

Claims (41)

  1. 少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記接続配線は、
    指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、
    上記指示情報配線は、
    上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、
    第2方向の上記ライトデータ配線は、
    第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、
    第1方向の上記ライトデータバス配線においては、
    処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、
    第2方向のリードデータバス配線としては、
    処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、
    第1方向のリードデータバス配線は、
    処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、
    上記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成されている
    集積装置。
  2. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項1記載の集積装置。
  3. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項1記載の集積装置。
  4. 上記複数のメモリマクロの配置領域の上記第2方向の少なくとも一側に、上記複数のメモリマクロの所定の少なくとも一のメモリバンクを第2方向に選択的にアクセス可能なサブ処理モジュールを有し、
    上記第2方向のデータ配線は、第2方向転送モードとして使用可能である
    請求項1から3のいずれか一に記載の集積装置。
  5. 少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成されている
    集積装置。
  6. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項記載の集積装置。
  7. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項記載の集積装置。
  8. 複数のアクセスクラスタを有し、
    上記各アクセスクラスタは、
    少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記複数のアクセスクラスタは、バスにより接続され、
    上記接続配線は、
    指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、
    上記指示情報配線は、
    上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、
    第2方向の上記ライトデータ配線は、
    第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、
    第1方向の上記ライトデータバス配線においては、
    処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、
    第2方向のリードデータバス配線としては、
    処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、
    第1方向のリードデータバス配線は、
    処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、
    上記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、
    上記複数のアクセスクラスタは、上記第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている
    集積装置。
  9. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項記載の集積装置。
  10. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項記載の集積装置。
  11. 上記複数のメモリマクロの配置領域の上記第2方向の少なくとも一側に、上記複数のメモリマクロの所定の少なくとも一のメモリバンクを第2方向に選択的にアクセス可能なサブ処理モジュールを有し、
    上記第2方向のデータ配線は、第2方向転送モードとして使用可能である
    請求項8から10のいずれか一に記載の集積装置。
  12. 複数のアクセスクラスタを有し、
    上記各アクセスクラスタは、
    少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、
    上記複数のアクセスクラスタは、バスにより接続されている
    集積装置。
  13. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項12記載の集積装置。
  14. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項12記載の集積装置。
  15. 複数のアクセスクラスタを有し、
    上記各アクセスクラスタは、
    少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記複数のアクセスクラスタは、バスにより接続され、
    上記接続配線は、
    指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、
    上記指示情報配線は、
    上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、
    第2方向の上記ライトデータ配線は、
    第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、
    第1方向の上記ライトデータバス配線においては、
    処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、
    第2方向のリードデータバス配線としては、
    処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、
    第1方向のリードデータバス配線は、
    処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、
    上記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、
    上記複数のアクセスクラスタは、上記第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共用している
    集積装置。
  16. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項15記載の集積装置。
  17. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項15記載の集積装置。
  18. 上記共用のメモリインタフェースは、所望のメモリシステムへのアクセスを調停する調停部を含み、
    上記調停部は、複数の処理モジュールから送信されてくるコマンドを、選択的に上記メモリインタフェースを挟んで第1方向に配置された第1側のメモリシステムおよび第2側のメモリシステムの少なくとも一方のメモリシステムのバンクに発行する
    請求項15から17のいずれか一に記載の集積装置。
  19. 上記調停部は、第1側のメモリシステムおよび第2側のメモリシステムの少なくとも一方にコマンドを複数発行可能である
    請求項18記載の集積装置。
  20. 上記複数のメモリマクロの配置領域の上記第2方向の少なくとも一側に、上記複数のメモリマクロの所定の少なくとも一のメモリバンクを第2方向に選択的にアクセス可能なサブ処理モジュールを有し、
    上記第2方向のデータ配線は、第2方向転送モードとして使用可能である
    請求項15から19のいずれか一に記載の集積装置。
  21. 複数のアクセスクラスタを有し、
    上記各アクセスクラスタは、
    少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、
    上記複数のアクセスクラスタは、上記第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共用している
    集積装置。
  22. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項21記載の集積装置。
  23. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項21記載の集積装置。
  24. 複数のアクセスクラスタを有し、
    上記各アクセスクラスタは、
    少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記接続配線は、
    指示情報配線と、並びに、ライトデータ配線およびリードデータ配線あるいは共用配線を含むデータ配線とが多層配線され、
    上記指示情報配線は、
    上記各処理モジュールから第2方向の全てのメモリシステムのメモリマクロに対して接続され、かつ、第2方向では処理モジュール毎に専用(プライベート)であり、各メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベートバス配線で接続され、
    第2方向の上記ライトデータ配線は、
    第2方向では各処理モジュールのプライベート配線とし各メモリシステムのメモリマクロに対して接続され、メモリシステムにおいては分岐部で第1方向に分岐され、分岐後、各メモリシステムのメモリインタフェースまでプライベート(専用)、パブリック(共用)またはコモン(共通)のバス配線で接続され、
    第1方向の上記ライトデータバス配線においては、
    処理モジュールに直接対応する直下のメモリインタフェースまでの第1方向のライトデータバス配線は、プライベートライトデータバス配線として接続され、当該プライベートライトデータバス配線は、第2方向に配線されるライトデータバス配線と直接接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートライトデータバス配線は、第2方向からデータを転送するライトデータバス配線と直接接続され、この接続部から第1方向にライトデータが転送され、
    第2方向のリードデータバス配線としては、
    処理モジュール直下のメモリインタフェースに対しては、第1方向のプライベートデータバス配線で接続され、第2方向のリードデータバス配線はプライベートであるが共有であり、第1方向のリードデータ配線との接続部分には、第2方向から転送されてくるデータと第1方向から転送されてくるデータをセレクトするセレクタが配置され、
    第1方向のリードデータバス配線は、
    処理モジュールから直下のメモリインタフェースまでの第1方向のリードデータバス配線は、プライベートリードデータバス配線として接続され、当該プライベートリードデータバス配線は第2方向に配線されたリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、
    処理モジュール直下以外の第1方向のプライベートリードデータ配線では、第2方向からデータが転送されるリードデータバス配線と上記セレクタで接続され、この接続部から選択的に次の第2方向にリードデータが転送され、
    上記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、
    上記複数のアクセスクラスタは、第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共有し、
    残りのアクセスクラスタは、上記第1の方向に略直交する第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている
    集積装置。
  25. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項24記載の集積装置。
  26. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項24記載の集積装置。
  27. 上記共用のメモリインタフェースは、所望のメモリシステムへのアクセスを調停する調停部を含み、
    上記調停部は、複数の処理モジュールから送信されてくるコマンドを、選択的に上記メモリインタフェースを挟んで第1方向に配置された第1側のメモリシステムおよび第2側のメモリシステムの少なくとも一方のメモリシステムのバンクに発行する
    請求項24から26のいずれか一に記載の集積装置。
  28. 上記調停部は、第1側のメモリシステムおよび第2側のメモリシステムの少なくとも一方にコマンドを複数発行可能である
    請求項27記載の集積装置。
  29. 上記複数のメモリマクロの配置領域の上記第2方向の少なくとも一側に、上記複数のメモリマクロの所定の少なくとも一のメモリバンクを第2方向に選択的にアクセス可能なサブ処理モジュールを有し、
    上記第2方向のデータ配線は、第2方向転送モードとして使用可能である
    請求項24から28のいずれか一に記載の集積装置。
  30. 複数のアクセスクラスタを有し、
    上記各アクセスクラスタは、
    少なくとも一つの入出力ポートを有する少なくとも一つの処理モジュールと、
    上記処理モジュールによりアクセス可能な複数のメモリシステムと、
    所定間隔をおいて配置された複数のダイと、を有し、
    上記各メモリシステムは、
    複数のメモリバンクを含むメモリマクロと、
    上記処理モジュールおよび各メモリバンクと接続されるメモリインタフェースと、を含み、
    上記メモリインタフェースは、上記メモリマクロの配置領域を挟んで上記処理モジュールの配置位置と対向する位置に配置され、
    上記複数のメモリシステムの各メモリマクロは、上記処理モジュールと、入出力ポートの配置位置と対向配置されたメモリインタフェースとの接続方向である第1方向に略直交する第2方向に並列に配置され、
    上記処理モジュールの入出力ポートと、上記各メモリインタフェースと、各メモリバンクとは、上記複数のメモリマクロの配置領域に第1方向および第2方向にマトリクス状に配線された接続配線により接続され、
    上記処理モジュールと上記メモリシステムが異なるダイに形成され、
    記複数のダイは互いに対向するように配置され、
    上記処理モジュールが形成されたダイは上記入出力ポートが中央部に形成され、
    上記メモリシステムが形成されたダイは上記メモリインタフェースが中央部に形成され、
    上記複数のアクセスクラスタは、第1方向にインタフェースを介して対称的に配置され、互いの対応する位置に配置されたメモリインタフェース同士を共有し、
    残りのアクセスクラスタは、上記第1の方向に略直交する第2方向に並列に配置され、互いに上記複数のメモリマクロのマトリクス配置に対応するメモリバンクが、上記第2方向に配線されたバスにより接続されている
    集積装置。
  31. 全ての配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側または上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項30記載の集積装置。
  32. リード系配線が上記処理モジュールが形成されたダイ側に形成され、コマンド系配線およびライト系配線が上記メモリシステムが形成されたダイ側に形成されている
    請求項30記載の集積装置。
  33. それぞれ独立にアクセスが可能な複数の単位メモリを含むメモリシステムと、
    上記複数の単位メモリに対して上記アクセスが可能な少なくとも1の処理モジュールと、
    上記複数の単位メモリに共通して、上記処理モジュールから任意の1の単位メモリに対して選択的に上記アクセスを行うための基本ルートの配線と、
    上記複数の単位メモリのうちの少なくとも1の予め定められた単位メモリに対して上記処理モジュールからの上記アクセスを行うためのバイパスルートの配線と
    を有する請求項1から31のいずれか一に記載の集積装置。
  34. 上記バイパスルートは、上記基本ルートを介してのルート長より短い場合に利用される
    請求項33記載の集積装置。
  35. 上記複数の単位メモリが配置されたメモリ層と、
    上記基本ルートおよび上記バイパスルートの少なくとも一方と上記メモリ層とを接続する積層方向の配線を含む配線層と、
    を積層して形成された平面構成を有する
    請求項33または34に記載の集積装置。
  36. 上記処理モジュールが配置された処理モジュール層と、
    上記基本ルートおよび上記バイパスルートの少なくとも一方と上記処理モジュール層とを接続する積層方向の配線を含む配線層と、
    を積層して形成された平面構成を有する
    請求項34から35のいずれか一に記載の集積装置。
  37. 上記バイパスルートの配線には、上記基本ルートの途中に接続された上記積層方向の配線が含まれる
    請求項35または36記載の集積装置。
  38. 上記配線層には、上記基本ルートおよび上記バイパスルートの少なくとも一方の一部を構成する平面方向の配線が含まれる
    請求項35から37のいずれか一に記載の集積装置。
  39. 上記平面方向の配線は、上記配線層内に形成されたマトリクス状の配線の一部を構成する
    請求項38に記載の集積装置。
  40. 並行に配置された複数の平面構成と、
    上記複数の平面構成の間を接続する法線方向の配線と、
    を有し、
    上記複数の平面構成には、
    上記処理モジュールが搭載された処理モジュール用平面構成と、
    上記複数の単位メモリが搭載されたメモリ用平面構成と、
    を含み、
    上記法線方向の配線には、上記基本ルートおよび上記バイパスルートの一部を構成する配線が含まれる
    請求項33から39のいずれか一に記載の集積装置。
  41. 複数の上記処理モジュールを有し、
    上記基本ルートおよび上記バイパスルートのいずれのアクセスルートを利用するかは、アクセス元の各処理モジュールとアクセス対象の各単位メモリとの相対位置関係に基づいて決定される
    請求項33から40のいずれか一に記載の集積装置。
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