2022 年度研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号	20K19767
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分60040:計算機システム関連
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
研究成果の概要	本研究では、計算品質の制約を満足しつつ近似コンピューティング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んだ。(a) では、Fault Injection (FI) を利用した性能評価技術を構築した。(b)では、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開発した。(c) では、ハードウェア記述内に計算品質の制約をチェックする機構を埋め込み、ファジングを用いて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。
自由記述の分野	集積回路の低消費電力設計、高信頼設計、検証
研究成果の学術的意義や社会的意義	近似コンピューティング(AC)では「どの計算にどのように近似を導入するべきか？」という問題を慎重に決定する必要がある。しかし従来のCAD技術ではすべての計算を正確に実行することを前提としており、AC 回路の設計検証への利用に課題が存在した。本研究で開発したCAD技術は、計算の重要度を新たな指標として取り入れることで、「重要な計算を正確に実行しているか」という点を定量的に評価しつつ、AC回路の消費電力、回路面積、性能の向上に貢献する。AC回路の設計検証基盤を確立することにより、ACと親和性の高いアプリ（機械学習や IoTなど）の実用化を促進できるため、本成果の社会への還元効果も十分に期待できる。