过去的五十多年间,芯片上集成的晶体管数量在摩尔定律的引领下每两年增加一倍,其速度和效率持续提高,但是自从半导体工艺进入到28nm节点后,先进工艺所带来的研发成本和物理极限问题加大了延续摩尔定律的难度。在这样的背景之下,芯粒技术的出现为维持性能、制造成本和物理极限三者之间的平衡提供了可能,设计人员将复杂的So C按照功能划分为多个裸片,完成裸片之间的互连后将它们封装在多芯片模块中,多个裸片协同工作,如同整体一般。芯粒技术带来好处的同时也带了巨大的挑战,裸片与裸片之间的通信成为了影响其整体性的关键因素。本课题主要研究的D2D（Die-to-Die）IP是一款用于裸片与裸片之间通信的IP,本文中对其控制器部分进行设计和验证。本文在充分研究D2D IP四级分层体系结构、D2D物理层特点和整体结构、AMBA总线中的AXI和APB总线协议的基础上,开展对D2D控制器的设计工作。设计中采用模块化的设计思想将D2D控制器划分为用户接口层发送模块、用户接口层接收模块、事务层发送模块、事务层接收模块、数据链路层发送模块、数据链路层接收模块、链路管理模块和寄存器模块。用户接口层两模块能够实现AXI总线与D2D IP的交互,并通过轮询仲裁和基于通道的流量控制保障AXI五个独立通道数据传输的公平性,以及避免接收端缓冲器上溢导致的数据丢失;事务层两模块能够实现用户接口层数据与D2D物理层能够处理的数据形式的相互转化;数据链路层能够实现对数据的CRC校验,并通过对错误数据的重新传输来保障整体数据传输的正确性;链路管理模块能够实现用于测试链路稳定性的链路训练;寄存器模块能够实现对D2D控制器传输行为的控制,以及D2D控制器传输和中断状态的显示。最终实现的D2D控制器在完成AXI信号与D2D物理层能够处理的数据形式相互转化的同时,能够保障数据传输的正确性。完成D2D控制器的设计工作后,在充分研究UVM通用验证方法学的基础上,开展对D2D控制器的验证工作。验证中基于UVM通用验证方法学设计适用于D2D控制器的验证平台框架,并对验证平台中的各个组件进行设计,其中用于驱动AXI和APB接口的相关组件均采用了验证IP,实现的验证平台能够产生AXI和APB激励,并对待测设计输入端和输出端的AXI接口信号自动收集和比对,与此同时,根据提取的验证功能点,在验证平台中还加入了覆盖率组件,实现了对功能覆盖率的自动收集。完成验证平台的搭建后,编写测试用例对提取的验证功能点进行覆盖,并对仿真结果进行分析,使所有测试用例能够正确执行。最后通过回归所有测试用例对代码覆盖率和功能覆盖率进行收集,并以覆盖率量化整个验证进程,保证验证的完备性。回归收集分析后的代码覆盖率为99.71%,功能覆盖率为100%,证明了D2D控制器能够正确执行所有功能。在D2D控制器功能正确的基础上,在理想的数据传输情况对其开展性能测试,D2D物理层单条链路上实际的数据带宽为153.6Gb/s,经D2D控制器一系列处理后,数据带宽有所损耗,但仍可达到138Gb/s,D2D控制器对D2D物理层的数据带宽利用率可达90%。