2021 Fiscal Year Research-status Report
IoT環境におけるエッジデバイスでの劣化故障検出及び障害予告技術の開発
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19K20234
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
王 森レイ 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (90735581)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 論理再構成デバイス / 信頼性設計 / 劣化検知 / ディペンダブルコンピューティング / テスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，汎用メモリで構成されている論理再構成エッジデバイスMRLDの高信頼化技術を開発することである。具体的な目標は，①MRLDの製造欠陥(接続配線間の断線)に対する高品質な生産テスト法，②MRLDにおける劣化故障を検出するフィールドテスト技術，③MRLDにおける劣化状態の検知・報告技術，④MRLDの構造に適する論理合成ツールを開発することを目指している。
2021年度は，目標①に対して，MRLDのLUT（look-up table）間の接続配線におけるブリッジ故障とオープン故障を特定するための診断用テスト生成法を提案した。目標②について、テスト対象回路の時間的可制御性と可観測性の改善に着目したテストポイント挿入手法を提案し、大規模ベンチマーク回路において効果検証を行った。目標③に対して、回路シミュレータ（HSPICE）を用いて，温度と製造バラツキを含めたシミュレーションを行い，提案したRO+カウンタ回路の遅延測定精度を評価した。目標④に関しては、MRLDにおいてバイナルニューラルネットワークを構築するために，機能レベルのファッション分割と真理値表自動生成ツールを開発した。
本年度の研究成果は，1編のエレクトロニクス実装学会論文誌、3編の査読付き国際会議論文、4編の電気関係学会四国支部大会発表発表を行った。
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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
目標①に関しては、LUT間の接続配線における縮退故障の検出法を拡張することで，配線ブリッジ故障および断線故障の故障箇所を高精度に特定できる診断用テスト生成法を提案した。提案法では，故障の種類に合わせて故障の影響を指定した観測ポートへ伝搬させるために，横・縦・対角の三つ方向への伝搬経路ルーティングパターンを提案した。故障注入シミュレーションにより，LUT行列における任意配線での縮退故障とブリッジ故障に対して，提案法は最大3回のリーコンフィグレイションで100％の故障診断率を得ることができた。また、断線故障は故障ごとに励起と伝搬の条件を満たす必要があるため，リーコンフィグレイション回数は故障の数に比例していることが分かった。テスト時間を削減するためには，リーコンフィグレイション回数を抑えることが課題となる。この研究成果をまとめて，ＩＥＩＣＥのトランザクションに投稿している。
目標②に関しては，テスト対象回路の論理信号線の時間的可制御性と可観測性の偏り（Biasing）を緩和させるための観測ポイントと制御ポイントを挿入するテスト容易化設計方法を提案した。最適なテストポイントの挿入箇所を特定するために，先行研究で提案した構造解析に基づいた評価メトリクスに時間的な情報を考慮した選定アルゴリズムを提案した。研究成果をまとめて，ＩＥＥＥトランザクションに投稿している。
目標③に関しては，LUTのアドレス制御回路に対して温度、電源電圧、プロセスのばらつきを用いてコーナー解析を行った。
目標④に対しては，MRLDにおいてニューラルネットワークを構築するために， n入力m出力関数をLUT行列にインプリメントするためのファッション分割と真理値表自動生成ツールを開発した。このツールを用いて，MNIST手書き数字画像を識別するためのニューラルネットワークファンクションレベルでの実装方法を提案した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究成果を纏めて，電子情報通信学会（IEICE） とIEEEなどの英文誌に投稿しているため，研究期間を1年間延長しました。
2022年度は、以下の計画の通りで進めていく。
目標①について，断線故障に対するテストパターンのリーコンフィグレイション回数を削減する方法を検討し，昨年度に得られた成果とまとめて、電子情報通信学会IEICEの英文誌に論文を投稿する。
目標②に関しては，論理回路の時間的可制御性/可観測性の偏り（Biasing）を緩和させるテストポイント挿入法をまとめて，ＩＥＥＥなどの英文トランザクションに公表する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響を受け、ほとんどの国内国際会議はオンラインで実施されることになりました。また、研究成果を纏めてIEICEとIEEEのトランザクションへ論文を投稿しているため、予定された論文掲載料を使用していなかった。
予定される旅費と翌年度の助成金と合わせて論文誌の掲載料と大学院生の人件費として使用する予定となる。
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