特性ばらつきの自律補償技術とそれを活用したＬＳＩの低消費電力化手法に関する研究

特性变化自主补偿技术及利用该技术降低LSI功耗的方法研究

• 批准号: 13J06432
• 负责人: イスラム マーフズル
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06432/
• 关键词: LSI; MOSFET; ばらつき; モニタ回路; リーク電流; 温度センサ; 自律補償; 基板バイアス; DVFS; Self-healing; Circuit Design

本研究の目的は、LSIの特性ばらつきをオンチップで診断し、自律的にそのばらつきを補償する技術を確立することである。当該年度は、オンチップ診断回路の多様化と多機能化について主に研究開発を行い、重要な研究成果をあげた。昨年度に開発したトランイスタ特性ばらつきの診断回路技術を拡張し、診断対象にリーク電流と温度を加えた。トランジスタ当たりのリーク電流はpAのオーダであり、そのオンチップ診断にはアナログ回路設計が必要だったが、本研究ではディジタル方式でその診断を可能にした。オンチップ診断回路として低コストで小面積かつ多機能なモニタ回路を実現した。提案回路アーキテクチャーについて回路系の学会であるA-SSCC'2014にて成果発表を行った。その後、回路系のトップ論文誌であるIEEE JSSCの特集号に招待された。次に、オンチップ自己診断を元に特性補償によるエネルギー削減率について検討し、その有効性を明らかにした。実用的なアプリケーション回路を最先端の65nmプロセスにて実装した。暗号化・復号化回路に特性診断回路と制御回路と基板バイアス生成回路を組み込み、診断回路からバイアス生成回路まですべてディジタル方式のセルベース設計自動化へ対応させた。研究成果を集積回路の設計品質の向上方法をテーマとする学会であるISQED'2015にて発表した。また、昨年度提案したばらつき評価回路を利用した閾値電圧ばらつきの推定手法について新たな方法を提案し、テスト回路に関する学会であるICMTS'2015にて成果発表を行った。開発した方法により、トランジスタアレイなしでトランジスタ閾値電圧ばらつきを低コストで評価可能となった。

は の purpose, this study LSI の features ば ら つ き を オ ン チ ッ プ し で diagnosis, self-discipline of に そ の ば ら つ き を compensation す る technology を establish す る こ と で あ る. When the annual は, オ ン チ ッ プ の diagnosis circuit much more than others in turn と function に つ い て main に study opened 発 を line い research achievements, important な を あ げ た. Yesterday annual に open 発 し た ト ラ ン イ ス タ features ば ら つ き の を diagnosis circuit technology company, zhang し, diagnosis as に seaborne リ ー ク current と temperature を plus え た. ト ラ ン ジ ス タ when た り の リ ー ク current は pA の オ ー ダ で あ り, そ の オ ン チ ッ プ diagnosis に は ア ナ ロ グ circuit design が necessary だ っ た が, this study で は デ ィ ジ タ ル way で そ の diagnosis can に を し た. <s:1> と チップ diagnostic circuit と て て low コストで small area <s:1> multi-functional なモニタ circuit を actual た. Proposed circuit ア ー キ テ ク チ ャ ー に つ い て loop is の learn で あ る A - SSCC '2014 に 発 table line を っ て results た. Youdaoplaceholder0 そ Subsequent, circuit system トップ トップ journal であるIEEE JSSC <s:1> Special Issue に reception された. に, オ ン チ ッ プ を their diagnosis characteristic compensation に に よ る エ ネ ル ギ ー rate cuts に つ い て beg し 検, そ の have sharper sex を Ming ら か に し た. The practical なアプリケ, なアプリケ, ショ, ショ circuit を at the very beginning of the <s:1> 65nmプロセスにて is actually equipped with た. Cipher, complex number, loop に characteristic diagnosis と と suppression circuit substrate バ イ ア ス generating circuit を group み 込 み, diagnostic circuit か ら バ イ ア ス generating circuit ま で す べ て デ ィ ジ タ ル way の セ ル ベ ー ス design automation へ 応 seaborne さ せ た. Research results: を Methods for improving the design quality of integrated circuits をテ を とする とする the とする society であるISQED'2015にて development た た. ま た, yesterday the annual proposal し た ば ら つ き review を 価 circuit using し た threshold numerical electric 圧 ば ら つ き の constructive technique に つ い て new た な method proposed を し, テ ス ト loop に masato す る learn で あ る ICMTS '2015 に 発 table line を っ て results た. Open 発 し た method に よ り, ト ラ ン ジ ス タ ア レ イ な し で ト ラ ン ジ ス タ threshold numerical electric 圧 ば ら つ き を low コ ス ト で may review 価 と な っ た.

项目成果

In-Situ Variability Characterization of Individual Transistors Using Topology-Reconfigurable Ring Oscillators

使用拓扑可重构环形振荡器对单个晶体管进行原位可变性表征

• 发表时间: 2014
• 作者: A.K.M. Mahfuzul Islam;and Hidetoshi Onodera
• 通讯作者: and Hidetoshi Onodera

Characterization and compensation of performance variability using on-chip monitors

使用片上监视器表征和补偿性能变化

• 发表时间: 2014
• 作者: A.K.M. Mahfuzul Islam;and Hidetoshi Onodera
• 通讯作者: and Hidetoshi Onodera

Energy-efficient Dynamic Voltage and Frequency Scaling by P/N-performance Self-adjustment using Adaptive Body Bias

使用自适应体偏置通过 P/N 性能自调节实现节能动态电压和频率缩放

• 发表时间: 2013
• 作者: A. K. M. M. Islam;Tohru Ishihara;and Hidetoshi Onodera;A.K.M. Mahfuzul Islam;釡江 典裕;A.K.M. Mahfuzul Islam;A.K.M. Mahfuzul Islam;A.K.M. Mahfuzul Islam;A.K.M. Mahfuzul Islam;小野寺 秀俊;イスラム マーフズル;イスラム マーフズル;イスラム マーフズル
• 通讯作者: イスラム マーフズル

チップ間及びチップ内ばらつきを評価可能な再構成可能遅延モニタ回路

可重新配置的延迟监控电路，可以评估芯片间和芯片内的变化

• 发表时间: 2013
• 作者: A. K. M. M. Islam;Tohru Ishihara;and Hidetoshi Onodera;A.K.M. Mahfuzul Islam;釡江 典裕;A.K.M. Mahfuzul Islam;A.K.M. Mahfuzul Islam;A.K.M. Mahfuzul Islam;A.K.M. Mahfuzul Islam;小野寺 秀俊;イスラム マーフズル;イスラム マーフズル;イスラム マーフズル;イスラムマーフズル;イスラム マーフズル
• 通讯作者: イスラム マーフズル

Area-efficient Reconfigurable Ring Oscillator for Characterization of Static and Dynamic Variations

用于表征静态和动态变化的面积高效可重构环形振荡器

• 发表时间: 2013
• 作者: A.K.M. Mahfuzul Islam;and Hidetoshi Onodera
• 通讯作者: and Hidetoshi Onodera