プロセス変動に対応した近似回路合成のための遺伝的最適化

Core Concepts

プロセス変動の影響を正確に表現し、タイミングガードバンドを排除しつつ、わずかな機能誤差で回路性能を向上させる。

Abstract

本研究では、プロセス変動の影響を正確に表現するための変動対応標準セルライブラリを作成し、それを活用して回路の遅延分布を正確に推定する手法を提案している。さらに、遺伝的アルゴリズムを用いて、回路の臨界パス遅延と遅延のばらつきを最小化する近似回路を自動生成する。
具体的には以下の手順で進められている。

14nmFinFETトランジスタのモデルを実測データに基づいて校正し、プロセス変動の影響を正確に表現する標準セルライブラリを1000パターン作成する。
回路のDAG表現を用いて、確率的にプロセス変動下での臨界パス遅延を推定する手法を開発する。
遺伝的アルゴリズムを用いて、臨界パス遅延と遅延のばらつきを最小化しつつ、わずかな機能誤差に抑えた近似回路を自動生成する。

実験の結果、提案手法で生成した近似回路は、わずか5.3×10-3の機能誤差で、プロセス変動下でも確実に動作し、タイミングガードバンドを排除できることが示された。

Stats

プロセス変動下での最悪ケースの正規化平均誤差距離(NMED)は5.3×10-3である。

Quotes

なし

Key Insights Distilled From

Variability-Aware Approximate Circuit Synthesis via Genetic Optimization

by Kons... at arxiv.org 04-09-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.04258.pdf

Deeper Inquiries

プロセス変動以外の要因(経時劣化、温度変動など)を考慮した近似回路合成手法はどのように拡張できるか。

経時劣化や温度変動などの要因を考慮した近似回路合成手法を拡張するためには、以下の手順を考慮することが重要です。

経時劣化モデルの組み込み: 経時劣化の影響をモデル化し、近似回路合成フレームワークに組み込むことが重要です。経時劣化が回路の性能に与える影響を正確に理解し、近似回路の設計に反映させる必要があります。

温度変動への対応: 温度変動が回路の動作に与える影響を考慮し、温度変動に対する近似回路の頑健性を確保するための手法を組み込む必要があります。温度変動に対する近似回路の性能を評価し、最適化アルゴリズムに組み込むことが重要です。

多要素最適化: 経時劣化、温度変動などの複数の要因を考慮した多目的最適化手法を導入することで、近似回路の設計指標を総合的に最適化することが可能です。消費電力、面積、性能などの複数の設計指標を同時に考慮し、バランスの取れた近似回路を生成することが重要です。

これらの拡張手法を組み合わせることで、経時劣化や温度変動などの要因を考慮した包括的な近似回路合成手法を構築することが可能です。