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2012 年度 実績報告書

モンテカルロ法にもとづくタイミング解析高速化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360143
研究機関京都大学

研究代表者

佐藤 高史  京都大学, 情報学研究科, 教授 (20431992)

研究分担者 越智 裕之  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (40264957)
筒井 弘  京都大学, 情報学研究科, 助教 (30402803)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード集積回路設計技術 / タイミング解析 / モンテカルロ法
研究概要

今年度は、タイミング解析に関連する統計的モデルの改善と、統計的タイミング解析のさらなる効率化に取り組んだ。
統計的モデルに関しては、低電源電圧環境において特にトランジスタの特性変動が大きくなり、結果としてタイミング等の回路特性が大きく変動する点に着目して、その安定的動作範囲の解析手法を開発した。単体デバイスと要素回路の統計的な特性変動を効率よく取得可能とする回路を新たに設計し、65nmプロセスを用いて試作することにより、回路の特性変動を具体的に求め、解析手法の有効性を実測データと照合した。回路中の基本論理素子であるフリップフロップ(FF)回路が特にばらつきに弱いことに着目して考案した、FFのばらつきから回路全体の特性を予測するモデルが、実測結果をよく説明することを示した。本検討により、低電源電圧下での回路全体の特性の正確な推定が可能となっている。
統計的タイミング解析の効率化に関しては、昨年度までに基本構想作成が完了していたモンテカルロ型解析手法の高ハードウェア実装についての性能評価を行い、既存手法に対して10倍以上の解析速度が実現できていることを確認した。また、任意遅延分布を正確に扱える自由度を残しつつさらなる高速化を狙い、遅延サンプルの頻度分布を伝搬させるヒストグラム伝搬方式のタイミング解析手法を開発した。テストプログラムの評価により、ヒストグラム伝搬方式では、回路トポロジー(分岐ノードと再収斂ノードの存在)により発生する遅延時間の相関を正確に考慮するためには、分岐ノード数の指数時間がかかる課題があることを明らかとした。現実的な計算時間で扱える分岐ノード数は高々数個であることから、分岐ノードの重要性を近似的に評価する手法を開発した。モンテカルロ法に対して、数%から10%程度の許容できる誤差に抑えつつ、大幅な高速化が可能となった。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] Parallel Acceleration Scheme for Monte Carlo Based SSTA using Generalized STA Processing Element2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yuasa, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: Vol.E96-C, No.4 ページ: 473-481

    • DOI

      DOI:10.1587/transele.E96.C.473

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Device-Parameter Estimation Through IDDQ Signatures2013

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Shintani and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: Vol.E96-D, No.2 ページ: 303-313

    • DOI

      DOI:10.1587/transinf.E96.D.303

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A cost-effective selective TMR for coarse-grained reconfigurable architectures based on DFG-level vulnerability analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Imagawa, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: Vol.E96-C, No.4 ページ: 454-462

    • DOI

      10.1587/transele.E96.C.454

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Powerdistribution network optimization for timing improvement with statistical noise model and timing analysis2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Enami, Takashi Sato, and Masanori Hashimoto
    • 雑誌名

      IEICE Transactions of Fundamentals on Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: Vol.E95-A, No.12 ページ: 2261-2271

    • DOI

      DOI:10.1587/transfun.E95.A.2261

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bayesian estimation of multi-trap RTN parameters using Markov Chain Monte Carlo method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Awano, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions of Fundamentals on Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: Vol.E95-A, No.12 ページ: 2272-2283

    • DOI

      10.1587/transfun.E95.A.2272

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A variability-aware energy-minimization strategy for subthreshold circuits2012

    • 著者名/発表者名
      Junya Kawashima, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions of Fundamentals on Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: Vol.E95-A, No.12 ページ: 2242-2250

    • DOI

      10.1587/transfun.E95.A.2242

    • 査読あり
  • [学会発表] ランダムウォーク線形回路解析のスレッド並列化における電圧源化排他制御の検討2013

    • 著者名/発表者名
      岡崎 剛, 筒井 弘, 越智 裕之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学,岐阜市
    • 年月日
      20130319-20130322
  • [学会発表] Evaluation of dependent node selection of histogram propagation based statistical timing analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Shiyi Zhang, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi, and Takashi Sato
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学,岐阜市
    • 年月日
      20130319-20130322
  • [学会発表] 回路構造の異なるラッチの消費エネルギーの比較2013

    • 著者名/発表者名
      藤田 隆史, 筒井 弘, 越智 裕之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学,岐阜市
    • 年月日
      20130319-20130322
  • [学会発表] Multi-trap RTN parameter extraction based on Bayesian inference2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Awano, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi, and Takashi Sato
    • 学会等名
      International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED)
    • 発表場所
      Techmart Center, Santa Clara, USA
    • 年月日
      20130304-20130306
  • [学会発表] オンラインテストを指向したIDDQ電流しきい値決定手法の検討2013

    • 著者名/発表者名
      新谷 道弘, 佐藤 高史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 VLSI設計技術研究会
    • 発表場所
      沖縄青年会館,那覇市
    • 年月日
      20130303-20130306
  • [学会発表] Realization of frequency-domain circuit analysis through random walk2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Miyakawa, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi, and Takashi Sato
    • 学会等名
      ACM/IEEE Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASPDAC)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama
    • 年月日
      20130122-20130125
  • [学会発表] An Adaptive Current-Threshold Determination for IDDQ Testing Based on Bayesian Process Parameter Estimation2013

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Shintani and Takashi Sato
    • 学会等名
      ACM/IEEE Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASPDAC)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama
    • 年月日
      20130122-20130125
  • [学会発表] チップ試作による最小動作電圧予測手法の評価2012

    • 著者名/発表者名
      川島 潤也, 筒井 弘, 越智 裕之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ICD研究会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス 東工大蔵前会館ロイアルブルーホール ,東京都
    • 年月日
      20121217-20121218
  • [学会発表] Accurate I/O Buffer Impedance Self-Adjustment using Vth and Temperature Sensors2012

    • 著者名/発表者名
      Zhi Li, Hiroshi Tsutsui, Hiroyuki Ochi, and Takashi Sato
    • 学会等名
      デザインガイア
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂,福岡市
    • 年月日
      20121126-20121128
  • [学会発表] Statistical Aging under dynamic voltage scaling: A logarithmic model approach2012

    • 著者名/発表者名
      Jyothi Bhaskarr Velamala, Ketul B. Sutaria, Hirofumi Shimizu, Hiromitsu Awano, Takashi Sato and Yu Cao
    • 学会等名
      IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC)
    • 発表場所
      DoubleTree Hotel San Jose, San Jose, USA
    • 年月日
      20120909-20120912
  • [学会発表] 情報量規準を用いる RTN モデルパラメータ推定の自動化2012

    • 著者名/発表者名
      清水裕史, 筒井弘, 越智裕之, 佐藤高史
    • 学会等名
      DA シンポジウム
    • 発表場所
      ホテル下呂温泉水明館,下呂市
    • 年月日
      20120829-20120830
  • [学会発表] 回路の最小動作電圧改善とその予測精度向上の一検討2012

    • 著者名/発表者名
      川島 潤也, 越智 裕之, 筒井 弘, 佐藤 高史
    • 学会等名
      回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場,淡路市
    • 年月日
      20120730-20120731
  • [学会発表] クリロフ部分空間法を用いた電源回路網解析の GPU 実装による高速化2012

    • 著者名/発表者名
      森下 拓海, 筒井 弘, 越智 裕之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場,淡路市
    • 年月日
      20120730-20120731
  • [学会発表] Physics matters: statistical aging prediction under trapping/detrapping2012

    • 著者名/発表者名
      Jyothi B. Velamala, Ketul B. Sutaria, Takashi Sato, and Yu Cao
    • 学会等名
      ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC)
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, USA
    • 年月日
      20120603-20120607
  • [学会発表] A Bayesian-based process parameter estimation using IDDQ current signature2012

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Shintani and Takashi Sato
    • 学会等名
      IEEE VLSI test symposium (VTS)
    • 発表場所
      Hyatt Maui, Hawaii, USA
    • 年月日
      20120423-20120426
  • [学会発表] Aging statistics based on trapping/detrapping: silicon evidence, modeling and long-term prediction2012

    • 著者名/発表者名
      Jyothi B. Velamala, Ketul B. Sutaria, Takashi Sato, and Yu Cao
    • 学会等名
      IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS)
    • 発表場所
      Hyatt Regency Orange County, Anaheim, USA
    • 年月日
      20120415-20120419

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公開日: 2014-07-24  

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