次世代集積回路のための自律的タイミング変動補償の理論と設計最適化

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本研究は、デジタル集積回路において、クロック信号のフリップフロップへの到着時刻を意図的に変化させるスキュー調整回路を導入することにより、信号遅延の温度依存性の影響を温度依存タイミングスキューにて補償して集積回路の高性能化を達成しようとするものである。これまで、対象回路内均一温度を前提として、温度変動に対する信号遅延変動のモデル化（提案時課題１）、対象回路の温度依存性とスキュー生成回路の温度依存性を考慮したスキュースケジュール手法開発（提案時課題２、３）、データパス回路への遅延温度依存性のスキュー補償を前提とした回路及びスキュー温度依存性の設計最適化手法開発（提案時課題４）を行って来た。当該年度においては、課題２及び４の更なる発展として、より精緻な温度変化への対応を目指し、対象回路（チップ）内温度ばらつきを考慮した回路設計・スキュースケジュール同時最適化について検討を行った。データパス回路を対象とし、回路動作の基本的なタイミングを決定する設計段階である高位合成に注目し、（１）演算の演算器割当（バインディング）に依存して決まる演算器毎の活性化率に基づく温度ばらつきモデル並びに演算遅延ばらつきモデルの導入、（２）演算の演算器割当、変数のレジスタ割当に依存する必要十分なホールドタイミング条件生成、（３）コントロールステップ単位の演算スケジューリングと実数レベルのタイミングスキューによるセットアップタイミング条件・ホールドタイミング条件生成に特徴を持つ高位合成定式化を行った。次いで、（４）回路・スキュー最適化の混合整数線形計画問題としての定式化とソルバーを使った合成実験を行い、設計手法の妥当性、有効性を検証した。この成果は、『チップ内温度ばらつきの時間的変動』の問題を議論するための重要な基礎となるものである。