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2022 年度 実績報告書

近似コンピューティング回路の遅延特性と計算重要度を融合した新CAD技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K19767
研究機関名古屋大学

研究代表者

増田 豊  名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (60845527)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード近似コンピューティング / CAD / 計算重要度
研究実績の概要

集積回路の新たな設計パラダイムとして「計算方法に近似を導入することにより、消費電力、回路面積や性能の向上を推進する」近似コンピューティング (AC) に注目が集まっており、AC 回路の設計開発支援 (CAD) 技術が強く望まれている。本研究では、計算品質などの制約を満足しつつ AC 回路の性能を最大限高める CAD 技術を目指して、(a) 性能評価技術、(b) タイミング最適化技術、(c) 検証・テスト技術の開発に取り組む。各技術を統合することで、AC 回路の CAD 開発環境の実現を目指す。
(a) では、Fault Injection (FI) を利用した性能評価技術を構築した。本成果は 2022年度に VLSI CAD 分野の難関国際会議 DATE2023 に採択され、学術論文誌に投稿済みである。
(b)では、AC の設計技術として過電圧スケーリング (VOS) に着目し、VOS に向けたタイミング最適化技術を研究した。VOS 動作時に遅延故障発生数を削減するために、活性化するクリティカルパスを削減する設計手法を提案した。本設計技術により、最大51.2% の電力削減を達成した。本成果は、2020年度に難関国際会議 DATE にて発表し、2021年度に学術論文誌にて掲載済みである。
(c) では、ハードウェア記述言語内に計算品質の制約チェック (Design Under Test; DUT) 機構を埋め込むことで、品質制約を違反しうるテストパターンを検証する技術を提案した。テストパターン生成法として、ファジングとランダムテストの二点に着目し、それぞれの生成法と DUT との協調により、計算品質を違反しうるテストパターンに対するカバレッジを実験的に評価した。本成果については、2021年度に査読付き国際会議 IOLTS にて発表し、2022年度に学術論文誌にて掲載済みである。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Dynamic Verification Framework of Approximate Computing Circuits using Quality-Aware Coverage-Based Grey-Box Fuzzing2023

    • 著者名/発表者名
      MASUDA Yutaka、HONDA Yusei、ISHIHARA Tohru
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E106.A ページ: 514~522

    • DOI

      10.1587/transfun.2022VLP0002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Power Design Methodology of Voltage Over-Scalable Circuit with Critical Path Isolation and Bit-Width Scaling2022

    • 著者名/発表者名
      MASUDA Yutaka、NAGAYAMA Jun、CHENG TaiYu、ISHIHARA Tohru、MOMIYAMA Yoichi、HASHIMOTO Masanori
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E105.A ページ: 509~517

    • DOI

      10.1587/transfun.2021VLP0002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 近似計算回路の低消費電力化に向けた故障挿入を用いた冗長なフリップフロッ プの特定2023

    • 著者名/発表者名
      陸佳萱、増田豊、石原亨
    • 学会等名
      電子情報通信学会 VLSI 設計技術研究会
  • [学会発表] 近似計算の品質検証に向けたファジングのフィードバック調整手法の一検討2023

    • 著者名/発表者名
      本多佑成、増田豊、石原亨
    • 学会等名
      第 244 回 ARC・第 202 回 SLDM・第 62 回 EMB 合同研究発表会 (ETNET2023)
  • [学会発表] An efficient fault injection algorithm for identifying unimportant FFs in approximate computing circuits2023

    • 著者名/発表者名
      Jiaxuan Lu、Yutaka Masuda、Tohru Ishihara
    • 学会等名
      Design, Automation and Test in Europe Conference (DATE2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Importance evaluation methodology of FFs for design optimization of approximate computing circuit2022

    • 著者名/発表者名
      Jiaxuan Lu、Yutaka Masuda、Tohru Ishihara
    • 学会等名
      24th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies (SASIMI2022)
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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