3차원 구조를 이용한 저전력 FPGA 구조 = A Low Power FPGA Architecture using Three-dimensional Structure

국문 초록 (Abstract)

Field-Programmable Gate Arrays는 사용자가 프로그램이 가능한 혁신적인 대규모 집적 회로이며 값싸고 빠르게 주문자가 원하는 VLSI 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 특정 목적의 프로그램의 속도가 증가했을 때 FPGA가 연산하는 동안의 전력 소모와 연결선의 지연이 FPGA를 프로그램 하는데 중요한 문제점이 된다. 특히 기존 구조에서 사용되는 내부연결선이 전체 FPGA의 전력 중 65%를 소모한다. 이로 인하여 내부연결선이 전력 소모에 큰 영향을 주기 때문에 배선 시 연결선의 길이와 블록 간의 연결선을 줄임으로써 전력 소모를 줄일 수 있다. 배선 시 내부연결선을 줄이기 위한 방안으로 3차원 FPGA가 제안되었다. 하지만 구조의 복잡해짐으로써 오히려 스위치에서 물리적인 연결선들은 더욱 증가하고 스위치의 면적이 증가하는 문제점을 가지게 되었다. 본 논문에서는 복잡성을 낮추어서 물리적인 내부 연결선의 길이를 줄이고, 배선시의 연결선의 길이를 3차원 FPGA만큼 줄일 수 있는 FPGA구조를 제안한다. 그리고 ISE 의 FPGA Editor와 배선 시 길이를 예측하는 프로그램을 사용하여 Xilinx사의 Virtex Ⅱ FPGA와 3D FPGA의 연결선 구성을 비교한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) are a revolutionary new type of userprogrammable integrated circuits that provide fast, inexpensive access to customized VLSI. However, as the target application speed increases, power-consumption and wire-delay on interconnection become more critical factors during programming an FPGA. Especially , the interconnection of the FPGA consumes 65% of the total FPGA power consumption. A previous research show that if the length of interconnection is shirked, power-consumption can be reduced because an interconnection has a lot of effect on power-consumption. For solving this problem that reducing the number of wires routed, the three dimension FPGA is proposed. However, this structure physical wires and an area of switches is increased by making topology complex. This paper propose a novel FPGA architecture that modifies the three dimension FPGA and compare the number of interconnection of Virtex Ⅱ and 3D FPGA with the proposed FPGA architecture using the FPGA Editor of Xilinx ISE and a global routing and length estimation program.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 기존의 FPGA 구조
• 3. 제안한 FPGA 구조
• 4. FPGA 모델과 배선 방법
• 5. 실험
• 6. 결론
• 참고문헌