[論文レビュー] An Accurate SER Estimation Method Based on Propagation Probability

Hossein Asadi, Mehdi B. Tahoori|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2007

VLSI and Analog Circuit Testing参考文献 1被引用数 42

ひとこと要約

この論文では、デジタル回路における誤り伝播確率（EPP）の計算を用いて、高速かつ高精度なソフトエラー率（SER）推定手法を提案する。誤りが論理パスを介してどのように伝播するかをモデル化することで、ランダムシミュレーションの結果から6%以内の誤差で推定可能でありながら、10,000〜100,000倍高速である。この手法は、半導体ナノスケール回路におけるSER解析のスケーラブルなソリューションを提供する。

ABSTRACT

In this paper, we present an accurate but very fast soft error rate (SER) estimation technique for digital circuits based on error propagation probability (EPP) computation. Experiments results and comparison of the results with the random simulation technique show that our proposed method is on average within 6% of the random simulation method and four to five orders of magnitude faster.

研究の動機と目的

• ナノスケールデジタル回路における効率的なソフトエラー率（SER）推定の増大するニーズに対応すること。
• 従来のランダムシミュレーション手法によるSER推定における計算の非効率性を克服すること。
• SER解析の実行時間を著しく短縮しつつも高い精度を維持する手法を開発すること。
• 伝播確率モデリングを活用することで、複雑な回路における実用的なSER推定を可能にすること。

提案手法

• 回路内の各信号について誤り伝播確率（EPP）を計算することでSERを推定する。
• 1回のイベントアップセット（SEU）がレジスタまたは出力に伝播する可能性をモデル化する。
• EPPは論理構造と信号依存関係に基づいて計算され、完全なモンテカルロシミュレーションを回避する。
• 回路の静的解析を用いて伝播経路と確率を特定する。
• ネットリストまたはゲートレベル表現を解析することで、既存の設計プロセスに統合可能である。
• すべての重要なパスに対して事前に伝播確率を計算することで、繰り返しのシミュレーションを回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複雑なデジタル回路におけるソフトエラー率（SER）推定を、どのようにして高精度かつ効率的に実現できるか？
• RQ2 誤り伝播確率が、SER推定における完全なランダムシミュレーションにどの程度置き換え可能か？
• RQ3 伝播確率に基づくSER推定において、精度と実行時間のトレードオフはどのようなものか？
• RQ4 EPP計算は、シミュレーションに匹敵する高精度を達成しつつ、桁違いの高速化を実現できるか？

主な発見

• 提案手法は、ランダムシミュレーションによる結果から6%以内の誤差でSER推定を達成した。
• 従来のランダムシミュレーション手法と比較して、4〜5桁の高速化を達成した。
• さまざまなベンチマーク回路において一貫した精度を示し、頑健性を確認した。
• シミュレーションが非現実的となる大規模設計においても、実用的なSER解析を可能にした。