基于STT-MRAM的三维片上多核系统缓存低功耗设计方法研究

项目名称： 基于STT-MRAM的三维片上多核系统缓存低功耗设计方法研究

项目编号： No.61401008

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 成元庆

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 根据摩尔定律，晶体管集成密度约每两年翻一番。高集成度使得功耗成为片上多核系统设计人员面临的一大挑战。通过三维集成技术将STT-MRAM与处理器集成在一起，可以大大降低静态功耗。然而，STT-MRAM的写操作是一个费时且耗能的过程，因此基于STT-RAM的片上缓存架构设计需要新的低功耗设计技术降低动态功耗。本项目主要研究基于STT-RAM的片上缓存的低功耗设计技术，降低动态功耗。首先，利用STT-MRAM写能耗和温度的依赖关系，提出利用片上温差的三维多核处理器STT-MRAM缓存写能耗优化技术。然后，分别从温度、工艺偏差和数据访问属性的角度出发提出了新的数据刷新技术用以降低小尺寸STT-MRAM的刷新能耗。最后，利用新兴的Multi-level STT-MRAM存储单元搭建三维片上多核系统的缓存,提出了一种根据所运行的应用动态切换存储模式的自适应配置技术，降低访存能耗并提升访存性能。

中文关键词： 自旋转移矩磁存储器；高速缓存；低功耗设计；温度；多比特位存储单元

英文摘要： As predicted by Moore's law, transistor integration density doubles approximately every two years. High integration density makes power consumption a big challenge for MPSoC designers. By stacking STT-MRAM atop processor layer through 3D integration, leak

英文关键词： STT-MRAM；Cache；Low power design；Temperature；Multi-bit cell