2019 Fiscal Year Research-status Report
Preventive safety for VLSIs Based on Adaptive Test during Field Operation
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18KT0014
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
梶原 誠司 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (80252592)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大竹 哲史 大分大学, 理工学部, 教授 (20314528)
三宅 庸資 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 研究職員 (60793403)
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| Project Period (FY) |
2018-07-18 – 2021-03-31
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| Keywords | フィールド高信頼化 / VLSIテスト / データマイニング / 組込み自己テスト / 予防安全 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フィールド運用中のVLSIの自己テストで得られる、故障した際の使用環境や遅延マージン等の情報を解析することにより運用中のVLSIの状態を把握し、劣化の検知や故障解析、予防安全に活用していく手法の開発を目的とする。 以下の研究項目に対して、研究を進めている。
(1)テスト履歴データの作成方法の確立,(2)テスト履歴データ取得・活用方法の確立,(3)テスト履歴解析に基づく劣化予測手法の開発,(4)アダプティブテスト履歴作成最適化
(1)については終了しているため、本年度は主に、(2)と(3)について研究を行った。(2)では、遅延故障検出能力を向上することでより正確なテスト履歴を取得することを目指して、自己テストにおけるテストポイント挿入法およびテスト生成回路となる特性多項式の切り替え機能を持つLFSRに対するシード生成法を開発した。(3)については、前年度までに開発したテスト履歴データの作成・取得方法を用いて、稼働中のVLSIから自己テストにより実際にデータを取得し、劣化の検知に繋がる解析手法の研究を行った。フィールドでの自己テストにおいて重要な役割を果たすデジタル温度・電圧センサを試作チップに組み込み、実際のチップを使って劣化加速試験を実行し、様々なデータを取得するとともに測定データの精度向上手法の開発に関する取り組みも進めた。また、テスト結果の解析を行うための畳み込みニューラルネットワークを用いた不良予測手法を開発し、研究会発表を行った。ASICやSoCのみならず、普及が進むFPGAに対しても自己テストによるデータ取得に関する開発を進め、国際会議での発表等に繋げている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、テスト履歴データの作成方法の確立、および、テスト履歴データ取得・活用方法の確立は終了した。前年度九州工業大学で設計開発したチップを試作を終えて、劣化加速試験を含む各種データを取得すると同時に、テスト履歴解析に基づく劣化予測やアダプティブテスト履歴作成最適化に向けた手法の開発が進んでいる。共同研究者の大分大学では、新型コロナウィルス感染症対策のための在宅での研究開発によりチップ開発環境を使用できず、試作回路設計が滞ているが、全体としては、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで得られた知見をまとめて論文発表を積極的に推進する他、実際のチップ測定データに基づいた履歴解析による劣化予測手法の開発を進め、アダプティブテスト履歴の研究を加速する。テスト履歴の解析から遅延マージンの減少速度が速い箇所のテストパターンの情報を得て、危険の迫る劣化箇所を頻繁にテストしてテスト履歴を取得するアダプティブテスト選択機構を設計する。また、機械学習の手法を活用しながら、劣化予測モデルの構築や過渡故障と断続故障の弁別手法の開発を進めていく。新型コロナウィルス感染症拡大の影響により、研究協力者が在宅での研究開発が予想されている。CADソフトウェア等が学外で使用できないため、試作のための回路設計が大幅に遅れることが予想される。そのため、当初予定していたチップ試作による評価代え、FPGAを用いたエミュレーションによる評価も推進する。
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| Causes of Carryover |
九州工業大学では、新型コロナウィルスの感染拡大に伴い、年度の終わりに予定していた出張が取りやめになるなどの影響で予算の未執行が生じた。一方で、これまで実験・解析に使用してきたコンピュータが故障したため、2020年度の早い時期に代替機を購入する費用に充当する。
大分大学では、新型コロナウィルス感染症拡大による納期の遅れがあったため、次年度への繰り越しとなった物品があった。また、チップ試作による評価方法からFPGAを用いたエミュレーションによる評価へ変更する可能性が生じたため、試作チップの評価用機器の購入を見合わせたため次年度使用が生じた。FPGAを用いた評価のため、FPGAおよびそのための評価機器を購入する。
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