[论文解读] 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 42

一句话总结

本文提出了一种基于误差传播概率（EPP）计算的快速且精确的软错误率（SER）估计方法，用于数字电路。通过建模误差在逻辑路径中的传播方式，该方法在保持与随机模拟结果相差不超过6%的同时，速度提升了10,000至100,000倍，为硬件设计中的SER分析提供了可扩展的解决方案。

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.

研究动机与目标

• 为纳米尺度数字电路中日益增长的高效软错误率（SER）估计需求提供解决方案。
• 克服传统随机模拟方法在SER估计中计算效率低下的问题。
• 开发一种在显著降低运行时间的同时保持高精度的SER分析方法。
• 通过传播概率建模，实现在复杂电路中实用的SER估计。

提出的方法

• 该方法计算电路中每个信号的误差传播概率（EPP），以估计SER。
• 建模单粒子翻转（SEU）传播至寄存器或输出的可能性。
• EPP基于逻辑结构和信号依赖关系计算，避免完整的蒙特卡洛模拟。
• 该方法通过静态分析电路，确定传播路径及其概率。
• 通过分析网表或门级表示，与现有设计流程无缝集成。
• 通过预先计算所有关键路径上的传播概率，避免重复模拟。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在复杂数字电路中实现软错误率（SER）估计的高准确度与高效率？
• RQ2 误差传播概率在多大程度上可以替代完整的随机模拟进行SER估计？
• RQ3 基于传播概率的SER估计在准确度与运行时间之间存在何种权衡？
• RQ4 EPP计算能否在实现比模拟快数个数量级的同时，达到接近模拟的准确度？

主要发现

• 所提出的方法在SER估计结果上与随机模拟结果的偏差在6%以内。
• 该方法相比传统随机模拟技术快四到五个数量级。
• 在各种基准电路中，其准确度保持一致，表现出良好的鲁棒性。
• 该方法使得在大规模设计中实现实用化的SER分析成为可能，而这些设计在传统方法下难以通过模拟实现。