[論文レビュー] Rapid Generation of Thermal-Safe Test Schedules

Paul Rosinger, Bashir M. Al‐Hashimi+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2007

VLSI and Analog Circuit Testing参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、時間のかかる熱シミュレーションに依存せずに、迅速に熱的安全なテストスケジュールを生成できる低複雑性のテストセッション熱モデルを用いた、熱に配慮したテストスケジューリング手法を提案する。側面的コア隣接による熱放出をモデル化し、セッションレベルの熱制約を課すことにより、熱的違反を低減し、設計の再作成を回避する。制約がきつい場合、シミュレーションのオーバーヘッドを最小限に抑えつつ、最大3.5倍短いテストスケジュールを達成する。

ABSTRACT

Overheating has been acknowledged as a major issue in testing complex SOCs. Several power constrained system-level DFT solutions (power constrained test scheduling) have recently been proposed to tackle this problem. However, as it will be shown in this paper, imposing a chip-level maximum power constraint doesn't necessarily avoid local overheating due to the non-uniform distribution of power across the chip. This paper proposes a new approach for dealing with overheating during test, by embedding thermal awareness into test scheduling. The proposed approach facilitates rapid generation of thermal-safer test schedules without requiring time-consuming thermal simulations. This is achieved by employing a low-complexity test session thermal model used to guide the test schedule generation algorithm. This approach reduces the chances of a design re-spin due to potential overheating during test.

研究の動機と目的

• 非均一な電力密度によるSoCテストにおける局所的過熱を解消すること。これは、チップレベルの電力制約では防止できない。
• テストスケジュール生成中に高価な熱シミュレーションに依存するのを低減すること。
• 軽量な熱モデルを用いて、迅速かつスケーラブルに熱的安全なテストスケジュールを生成する手法を開発すること。
• 調整可能な熱制約を用いたテストスケジュールの効率的探索を可能にすること。
• テスト中の熱的違反による設計の再作成を最小限に抑えること。

提案手法

• コアレベルでのRC等価熱ネットワークを用いて、定常状態温度と横方向の熱拡散に焦点を当てた、低複雑性のテストセッション熱モデルを構築する。
• 同じセッションでテストされるコア間の熱抵抗を除去する。これは、小さな温度差のため、アクティブなコア間の熱交換が無視できると仮定する。
• 非アクティブなコアを環境温度（アース）としてモデル化し、熱的相互作用のモデル化を簡素化する。
• セッション熱特性（STC）は、個々のコアの熱抵抗を、その電力消費量および他のアクティブコアとの隣接関係で重み付けした合計として計算する。
• 貪欲アルゴリズムにより、STCがユーザーが定義した制限（STCL）内に収まるかを繰り返しチェックしながら、テストセッションを段階的に構築する。これにより、熱的安全性が保証される。
• 熱的安全性の検証のため、シミュレーションは候補セッションに対してのみ実行され、シミュレーションのオーバーヘッドを最小限に抑える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 完全な熱シミュレーションを伴わずに、軽量な熱モデルがテストスケジューリング中に熱的ホットスポットを効果的に予測できるか？
• RQ2 セッション熱特性制限（STCL）の選択が、テストスケジュール長とシミュレーション負荷にどのように影響するか？
• RQ3 熱に配慮したスケジューリングは、電力制約付きアプローチと比較して、どれほどテストスケジュール長を短縮できるか？
• RQ4 最大許容温度（TL）が、スケジュール長とシミュレーションコストのトレードオフにどのように影響するか？
• RQ5 提案手法は、熱的違反を防止しながらも、高いテスト並列性を維持できるか？

主な発見

• 最大温度制限（TL）が145°CでSTCL = 100の場合、3秒のテストスケジュールが生成されたが、熱的違反のため累積シミュレーション時間が26秒にのぼった。
• よりきついSTCL制約（≤30）の場合、シミュレーション負荷はテストスケジュール長と同等（例：6秒）に抑えられ、初回試行で再作成が不要であることが示された。
• TLを185°Cに引き上げ、STCLを30に設定した場合、シミュレートされた最大温度は145°C未満にとどまり、STCLが主要な制約要因であることが確認された。
• TL = 150°Cで4秒のテストセッションの場合、最大温度はTLから1°C未満の差にとどまり、熱的利用効率がほぼ最適に近いことが示された。
• 同等の熱制限下で、従来の電力制約付きスケジューリングと比較して、最大3.5倍のテストスケジュール短縮が達成された。
• STC指標を予測フィルタとして用いることで、完全なシミュレーションの前段階で、熱シミュレーションの反復回数を顕著に削減できた。