容忍软错误的SoC芯片可靠性设计关键技术研究

基本信息
批准号:61106038
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:黄正峰
学科分类:
依托单位:合肥工业大学
批准年份:2011
结题年份:2014
起止时间:2012-01-01 - 2014-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:欧阳一鸣,毛剑波,孙林,汪涛,严鲁明,王杰,王俊
关键词:
软错误多目标优化布局扫描链可靠性内建软错误传感器
结项摘要

半导体集成电路进入微纳尺度后,由于集成密度提高、工作电压快速降低、工作频率急速升高、工艺偏差日益严重,电路对于粒子辐射、电源和互连噪声、电磁干扰的敏感度加剧,导致软错误成为影响SoC芯片可靠性的主导原因。本课题以容忍软错误为切入点,从如下三个方面研究SoC芯片可靠性设计的关键技术:第一,研究通用的容错扫描链电路结构。针对扫描链电路进行容错功能复用,在正常工作模式下即可完成容忍软错误的功能,有效降低SoC芯片可靠性设计的硬件开销。第二,研究低性能开销的内建软错误传感器,既可以快速预测软错误,又避免了传统容错方法过高的性能开销。第三,研究内建软错误传感器的多目标优化布局策略,基于静态软错误率分析的方法,确定内建软错误传感器的使用数目和布局位置,以较低的硬件开销和性能开销换取较高的SoC芯片可靠性。本研究将为SoC芯片可靠性设计提供高性价比的解决方案,具有重要的科学意义和应用前景。

项目摘要

本项目主要研究SoC芯片可靠性设计中的若干关键基础问题,在容忍软错误的可靠性设计、容忍老化的可靠性设计、基于选择性加固策略的容错设计、面向3D NoC的容错设计方面取得了创新性成果:.1.提出了一种面向45纳米CMOS工艺、容忍单粒子翻转的高性能锁存器。该锁存器使用C单元和双模冗余来屏蔽软错误,实现电路加固。使用详尽的SPICE仿真分析了该结构的功耗、延迟和可靠性。和同类结构比较,该锁存器在可靠性和功耗延迟积(PDP)方面均有改进。.2.提出了一种交替互补的双状态机自恢复方案。将原始状态机拆分为两个子状态机,两个子状态机交替工作,互为补充。在其中一个子状态机发生错误时,回卷到另一个子状态机中的正确状态重新执行。MCNC91标准电路的实验结果显示,在面积开销略为增加的情况下,该方案防护了电路中99.64%的软错误,而电路的延迟比其他同类自恢复方案大幅降低。.3.提出了一种容忍电路老化的动态自适应方法。该方法使用老化感知单元和自适应时钟调整单元。老化感知单元用于在线监测电路的老化程度,自适应时钟调整单元用于动态调整时钟相位。65nm工艺节点下的仿真结果显示,本方法可以将平均无故障时间(MTTF)提高1.16倍,仅仅带来22.73%的面积开销。.4.提出了一种时序优先的电路容错混合加固方案。该方案使用两阶段加固策略。第1阶段,基于时序优先的原则,在电路时序松弛的路径上使用时空冗余触发器来加固电路;第2阶段,在时序紧张的路径使用复制门法进行加固。ISCAS 89 电路在45 nm 工艺下的实验表明,平均面积开销为36.84%,软错误率平均降低99%以上。.5.在DATE 2014、DATE 2013、ATS 2014国际学术会议,《电子学报》、《计算机研究与发展》等期刊发表学术论文33 篇(EI 收录7 篇);授权发明专利1 件;申请发明专利7件;软件著作权登记1件;2013年获得安徽省第七届自然科学优秀学术论文三等奖;培养出1位博士和8位硕士。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

物联网中区块链技术的应用与挑战

物联网中区块链技术的应用与挑战

DOI:10.3969/j.issn.0255-8297.2020.01.002
发表时间:2020
5

一种改进的多目标正余弦优化算法

一种改进的多目标正余弦优化算法

DOI:
发表时间:2019

黄正峰的其他基金

批准号:61874156
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61574052
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

面向NBTI的SOC芯片可靠性设计关键技术研究

批准号:60976021
批准年份:2009
负责人:杨胜齐
学科分类:F0402
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
2

精确快速的结构级软错误量化关键技术研究

批准号:61472244
批准年份:2014
负责人:付宇卓
学科分类:F0204
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

SOC设计的关键技术研究及传导语音SOC实现

批准号:60236020
批准年份:2002
负责人:孙义和
学科分类:F0402
资助金额:200.00
项目类别:重点项目
4

纳米集成电路软错误率评估关键技术研究

批准号:61604001
批准年份:2016
负责人:闫爱斌
学科分类:F0402
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目