[논문 리뷰] An Accurate SER Estimation Method Based on Propagation Probability

Hossein Asadi, Mehdi B. Tahoori|arXiv (Cornell University)|2007. 10. 25.

VLSI and Analog Circuit Testing참고 문헌 1인용 수 42

한 줄 요약

이 논문은 디지털 회로에서 오류 전파 확률(EPP) 계산을 이용한 빠르고 정확한 소프트 에러율(SER) 추정 방법을 제안한다. 오류가 논리 경로를 통해 어떻게 전파되는지 모델링함으로써, 무작위 시뮬레이션 결과의 6% 이내의 정확도를 달성하면서도 10,000배에서 100,000배 빠른 성능을 제공하여 나노스케일 하드웨어 설계에서 SER 분석을 위한 확장 가능한 솔루션을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 나노스케일 디지털 회로에서 효율적인 소프트 에러율(SER) 추정의 증가하는 수요를 해결하기 위해.
• 기존의 무작위 시뮬레이션 방법이 SER 추정에 있어 계산 비효율성을 해결하기 위해.
• SER 분석에 대한 런타임을 극적으로 줄이면서도 높은 정확도를 유지하는 방법을 개발하기 위해.
• 전파 확률 모델링을 활용하여 복잡한 회로에서 실용적인 SER 추정을 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 회로의 각 신호에 대해 오류 전파 확률(EPP)을 계산하여 SER를 추정한다.
• 단일 이벤트 업셋(SEU)이 레지스터 또는 출력으로 전파될 가능성을 모델링한다.
• 논리 구조와 신호 종속성에 기반하여 EPP를 계산함으로써 전체 몬테카를로 시뮬레이션을 피한다.
• 전파 경로와 확률을 결정하기 위해 회로의 정적 분석을 사용한다.
• 넷리스트 또는 게이트 수준 표현을 분석하여 기존 설계 플로우에 통합한다.
• 모든 핵심 경로를 대상으로 사전에 전파 확률을 계산하여 반복적 시뮬레이션을 방지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 복잡한 디지털 회로에 대해 소프트 에러율(SER) 추정을 정확하고 효율적으로 수행할 수 있는가?
• RQ2 오류 전파 확률이 SER 추정에서 전체 무작위 시뮬레이션을 얼마나 대체할 수 있는가?
• RQ3 전파 확률 기반 SER 추정을 사용할 경우 정확도와 런타임 사이의 상호 교환 관계는 어떠한가?
• RQ4 EPP 계산이 시뮬레이션 수준의 정확도를 거의 달성하면서도 주기 수백만 배 빠른 성능을 낼 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 방법은 무작위 시뮬레이션 결과와 6% 이내의 정확도를 달성한다.
• 기존의 무작위 시뮬레이션 기법 대비 4~5개 주기 빠른 성능을 보인다.
• 다양한 벤치마크 회로에서 일관된 정확도를 보이며 강건성을 입증한다.
• 시뮬레이션으로는 비현실적인 대규모 설계에서 실용적인 SER 분석을 가능하게 한다.