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

下一代集成电路自主时序偏差补偿理论与设计优化

基本信息

批准号：
18K11211
负责人：
金子峰雄
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K11211/
关键词：
同期式デジタル回路クロックスキュー信号伝搬遅延温度依存性混合整数線形計画法セットアップ条件ホールド条件クロック分配混合整数線形計画問題線形モデル高位合成同期式回路制約グラフ遅延変動温度特性集積回路データパス回路

项目摘要

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。

这项研究旨在通过引入一个偏斜的调整电路来实现集成电路的高性能，该电路有意将时钟信号的到达时间更改为数字集成电路中的触发器，从而补偿了使用依赖温度的时机倾斜的信号延迟的温度依赖性的影响。到目前为止，我们一直在建模信号延迟波动，以响应基于目标电路内的温度均匀的温度（提议1提出）的温度波动，开发了一种偏斜的调度方法，该方法考虑了目标电路的温度依赖性以及旋转电路的温度依赖性的温度依赖性，并根据提议2和3的延迟依赖性依赖温度依赖性，并为延迟的温度依赖性而设计，该方法是优化温度依赖性的，该方法的温度依赖性依赖性依赖性依赖性依赖性。数据路径电路（提案4提出）。在这个财政年度，作为第2和第4期的进一步发展，我们旨在解决更精确的温度变化，并研究了目标电路（芯片）中温度变化的电路设计和偏斜计划的同时优化。专注于高级合成，这是确定电路操作基本时机的设计阶段，我们进行了高级综合公式，其特征是（1）基于基于计算单位分配（BINDITACTION）确定的每个算术单位的激活率的温度变化模型和计算延迟变化模型的引入（1）计算延迟变化模型；（2）生成依赖计算单元分配和可变寄存器分配的必要和足够的定时条件；（3）高级合成公式的生成，其特征是在控制步骤和设置单位中计算调度，并使用现实级时正时正时偏斜保持时间安装条件。接下来，（4）使用求解器的混合整数线性编程问题进行了用于电路链优化和合成实验的配方，以验证设计方法的有效性和有效性。该结果是讨论“芯片温度温度变化的时间变化”问题的重要基础。