[論文レビュー] Link Quality Aware Pathfinding for Chiplet Interconnects

Aaron Yen, Jooyeon Jeong+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2026

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ひとこと要約

この論文は、チップレット間接続のECCオーバーヘッドをモデル化するフローを提示し、到達性、岸辺、帯域幅の制約の下でリンク技術をCP-SATを用いて割り当て、CRCとARQ付きRS-FECを用いて配信 BER ターゲットを最適化する。

ABSTRACT

As chiplet-based integration advances, designers must select among short-reach die-to-die interconnect technologies with widely varying shoreline and areal bandwidth density, energy per bit, reach, and raw bit error rate (BER). Meeting stringent delivered BER targets in chiplet systems requires error-correcting codes (ECC), but incurs energy, area, and throughput overheads. We develop a flow centered around RTL synthesis power and area estimations to support pathfinding of inter-chiplet links under a stringent 10-27 delivered BER target. We synthesize a parameterized Reed-Solomon code with CRC-64 and Go-Back-N retry logic to estimate the correction overhead for different transceiver bit error rates. Results show that ECC can materially change link comparisons under common figures of merit and that CRC+ARQ can reduce the required RS strength (and decoder overhead) at moderate BERs while still meeting stringent delivered-BER targets. We present a CP-SAT-based link assignment formulation that uses these ECC-corrected metrics under reach, delivered-bandwidth, and shoreline constraints in system-level optimization.

研究の動機と目的

• エラー訂正コード（ECC）を考慮せずに厳密な配信BERターゲットの下でチップ間リンクを比較する際の必要性を動機づける。
• BER条件全体でRS-FEC、CRC、ARQのエネルギー、面積、スループットのオーバーヘッドを定量化する。
• システムレベルの最適化のためのECC訂正済みリンク指標を開発する。
• 到達性、岸辺、帯域幅制約の下で nets をリンクタイプへ割り当てるCP-SATベースのリンク割り当てツールを提供する。

提案手法

• FECスタックをモデル化する：CRC64とRS FEC、Go-Back-N ARQを用いて配信 BER ターゲットを達成する。
• Kを変化させてRS(86,K)コードを合成し、ポストFEC BERターゲットを満たす。FECオンリーとFEC+CRC+ARQモードの下でポストFEC BERと配信BERを計算する。
• Binomial tailを用いたフレームベースの信頼性と良 throughputモデルを開発し、エネルギー、面積、スループットのオーバーヘッドを推定する。
• CRC64とGo-Back-Nリトライロジックを合成し、その面積とエネルギーを推定して配信ビット指標に組み込む。
• 岸辺と到達制約の下でエネルギーと面積の加重和を最小にするCP-SATベースのリンク割当に関する定式化を作成する。
• ECC指標を7 nmから3 nmへスケールさせ、さまざまなBERの下で電気/光の異なるインターコネクトライブラリを比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ECCオーバーヘッド（FEC、CRC、ARQ）は、チップレット間接続の配信BER、良好なスループット、エネルギー、面積にどのような影響を与えるか？
• RQ2 ECC訂正済み指標は、異なるBERおよび到達領域でリンク性能のランキングをどのように変えるか？
• RQ3 岸辺、到達、帯域幅制約の下でECCオーバーヘッドを考慮したCP-SATベースのリンク割り当てフレームワークは、 nets をリンクタイプへ最適に mapping できるか？
• RQ4 FECオンリーとFEC+CRC+ARQの構成間で、エネルギー、面積、配信スループットのトレードオフはどうなるか？
• RQ5 7 nm と 3 nm の異なるプロセスノードは、ECC関連コストと結果的なリンク割り当てにどのような影響を与えるか？

主な発見

• ECCはリンク比較を実質的に変えうる。配信BERターゲットは、事前FEC BERが悪化するほどRSの強度とデコーダーのオーバーヘッドを増大させる。
• CRC+ARQはRS強度とデコーダーエネルギーを緩和でき、厳しい配信BERターゲットを満たしつつ、適度なBERで良好な良 throughputを改善する。
• CRCは1ビットあたりの配信エネルギーを削減し、固定された配信BERターゲット下で弱いRSコードを許容することで配信スループット密度を高める。
• ECC訂正済み指標を用いたCP-SATベースのリンク割り当ては、岸辺・到達・帯域幅制約の下でネットをリンクタイプへ割り当て、システムの電力と面積を最小化できる。
• 長距離の光リンクはチップレットレベルではエネルギー効率が低い一方、近距離では電気リンクが有利であり、トポロジーの需要が高まるにつれて最適化が光/高性能リンクへ移る。
• 解析には合成ベースのECC特性評価（RS(86,K)、CRC64、Go-Back-N）を含み、システムレベル最適化のためのECC対応配信指標を提供する。