Cool-3D：面向微流控冷却 3DIC 早期设计空间探索的端到端热感知框架
硬件体系结构
2025-03-21 v2
摘要
三维集成电路（3DIC）的快速发展加剧了对早期设计空间探索（DSE）的需求，以减少设计迭代和意外挑战。强调寄存器传输级前设计阶段对于降低试错成本至关重要。然而，由于热约束以及由垂直堆叠和各种冷却策略导致的扩大设计空间，3DIC 设计引入了额外的复杂性。尽管有此需求，但现有的 3DIC Pre-RTL DSE 工具仍然稀缺，可用解决方案通常缺乏全面的设计选项和完全的定制支持。为了弥补这一差距，我们提出了 Cool-3D，这是一个端到端、热感知的 3DIC 设计框架，它将主流架构级模拟器（包括 gem5、McPAT 和 HotSpot 7.0）与先进的冷却模型集成在一起。Cool-3D 能够实现广泛且细粒度的设计空间探索、用于热分析的内置微流控冷却支持，以及用于不可参数化定制的扩展接口，使设计者能够以更大的灵活性和准确性对 3DIC 架构进行建模和优化。为了验证 Cool-3D 框架，我们进行了三个案例研究，展示了其对各种硬件设计选项进行建模并准确捕获热行为的能力。Cool-3D 作为一个基础框架，不仅促进了全面的 3DIC 设计空间探索，还实现了 3DIC 架构、冷却策略和优化技术的未来创新。整个框架连同实验数据正在 GitHub 上发布。
引用
@article{arxiv.2503.07297,
title = {Cool-3D: An End-to-End Thermal-Aware Framework for Early-Phase Design Space Exploration of Microfluidic-Cooled 3DICs},
author = {Runxi Wang and Ziheng Wang and Ting Lin and Jacob M. Raby and Mircea R. Stan and Xinfei Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.07297},
year = {2025}
}