• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

寿命予測・障害予防・修復を可能とする集積回路の信頼性設計手法

研究課題

研究課題/領域番号 26280014
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 廣本 正之  京都大学, 情報学研究科, 助教 (60718039)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード電子デバイス / デバイス設計・製造プロセス / シミュレーション / デバイスモデル
研究実績の概要

回路試作を行うとともに、既存の試作チップの測定結果と合わせて特性劣化のモデル検討を行った。長時間のストレス電圧をトランジスタに印加する際に観測されるしきい値変動について、複数のモデルを用いて評価した。その結果、しきい値劣化を永続成分と回復可能成分とに分離し、それぞれの成分が異なるメカニズムにより生じていると考えることで実測結果がよく表せることを見出した。
また、回路設計においてデバイス劣化の影響を適切に考慮するため、ばらつきと劣化を考慮する高速なタイミング解析およびタイミング歩留まり解析の手法について検討した。さまざまなばらつき成分を扱う高次元のモンテカルロ解析は特に困難な問題として知られているが、Line sampling と呼ばれる手法を応用し、劣化をばらつき変数の一つとして扱うことにより、回路シミュレータを用いる正確なタイミング歩留まり解析を実現した。さらに、ディジタル回路の設計フローで広く用いられている静的タイミング解析(STA)の概念を拡張して、劣化を考慮できる新たなSTA手法を提案した。提案手法により、プロセッサなどの大規模回路に対してデバイス劣化を考慮したタイミング解析を現実的な時間で行うこと、回路内で劣化が早く進み故障の起こりやすい論理ゲートを指摘すること、等が可能となった。
さらに回路設計時に回路中のデバイス劣化によるタイミングエラーを未然に防止するよう故障の起こりやすい論理ゲートの劣化を緩和する手法を検討した。劣化の進みやすい論理ゲートの上流のゲートを改変し、回路が動作しないタイミングに合わせてリカバリ信号を与えて劣化を回復する。回路オーバヘッドが小さくできるよう、改変するゲート数を最小化しつつタイミング違反を防止する設計手法を考案することで回路動作中の劣化回復を実現し、回路寿命を延ばすことが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

発表論文の成果概要について平易にまとめている.

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] アリゾナ州立大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      アリゾナ州立大学
  • [国際共同研究] 南洋工科大学(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      南洋工科大学
  • [国際共同研究] アーヘン工科大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      アーヘン工科大学
  • [雑誌論文] RTN in scaled transistors for on-chip random seed generation2017

    • 著者名/発表者名
      Abinash Mohanty, Ketul Sutaria, Hiromitsu Awano, Takashi Sato, and Yu Cao
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Very Large Scaspple Integration (VLSI) Systems

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1109/TVLSI.2017.2687762

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Utilization of path-clustering in efficient stress-control gate replacement for NBTI mitigation2017

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Morita, Song Bian, Michihiro Shintani, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions of Fundamentals on Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scalable device array for statistical characterization of BTI-related parameters2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Awano, Shumpei Morita, Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems

      巻: 25 ページ: 1455-1466

    • DOI

      10.1109/TVLSI.2016.2638021

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Path clustering for test pattern reduction of variation-aware adaptive path delay testing2017

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Shintani, Takumi Uezono, Kazumi Hatayama, Kazuya Masu, and Takashi Sato
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Testing: Theory and Applications (JETTA)

      巻: 32 ページ: 601-609

    • DOI

      10.1007/s10836-016-5614-0

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast estimation of NBTI-induced delay degradation based on signal probability2016

    • 著者名/発表者名
      Song Bian, Michihiro Shintani, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: 99-A ページ: 1400-1409

    • DOI

      10.1587/transfun.E99.A.1400

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient aging-aware SRAM failure probability calculation via particle filter-based importance sampling2016

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Awano, Masayuki Hiromoto and Takashi Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: 99-A ページ: 1390-1399

    • DOI

      10.1587/transfun.E99.A.1390

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] LSTA: Learning-based static timing analysis for high-dimensional correlated on-chip variations2017

    • 著者名/発表者名
      Song Bian, Michihiro Shintani, Shumpei Morita, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC)
    • 発表場所
      テキサス州オースチン市(米国)
    • 年月日
      2017-05-22 – 2017-05-22
    • 国際学会
  • [学会発表] トランジスタ劣化の永続・回復可能成分を考慮したしきい値電圧変動の時間依存モデル2017

    • 著者名/発表者名
      新 瑞徳, 新谷 道広, 廣本 正之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      第30回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2017-05-12
  • [学会発表] Line samplingを用いたモンテカルロ法に基づくタイミング歩留り解析の高速化2017

    • 著者名/発表者名
      粟野皓光, 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
      沖縄県青年会館(沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2017-03-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Pattern based runtime voltage emergency prediction: an instruction-aware block sparse compressed sensing approach2017

    • 著者名/発表者名
      Yu-Guang Chen, Michihiro Shintani, Takashi Sato, Yiyu Shi, and Shih-Chieh Chang
    • 学会等名
      IEEE/ACM Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASPDAC)
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient circuit failure probability calculation along product lifetime considering device aging2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Awano, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      IEEE/ACM Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASPDAC)
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • 年月日
      2017-01-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Runtime NBTI mitigtion for processor lifespan extension via selective node control2016

    • 著者名/発表者名
      Song Bian, Michihiro Shintani, Zheng Wang, Masayuki Hiromoto, Anupam Chattopadhyay, and Takashi Sato
    • 学会等名
      IEEE Asian Test Symposium (ATS)
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • 年月日
      2016-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Representative path approach for time-efficient NBTI mitigation logic replacement2016

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Morita, Song Bian, Michihiro Shintani, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      Workshop on variability modeling and characterization (VMC)
    • 発表場所
      テキサス州オースチン市(米国)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Unique device identification framework for power MOSFETs using inherent device variation2016

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Shintani, Kazuki Oishi, Rui Zhou, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      Workshop on variability modeling and characterization (VMC)
    • 発表場所
      テキサス州オースチン市(米国)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Path grouping approach for efficient candidate-selection of replacing NBTI mitigation logic2016

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Morita, Song Bian, Michihiro Shintani, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      Workshop on synthesis and system integration of mixed information technologies (SASIMI)
    • 発表場所
      京都リサーチパーク(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 国際学会
  • [学会発表] NBTIによるしきい値電圧変動のストレス確率依存性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      忻 瑞徳, 森田 俊平, 新谷 道広, 廣本 正之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20
  • [学会発表] しきい値電圧ばらつきによるBistable Ring PUFの応答予測2016

    • 著者名/発表者名
      田中 悠貴, 吉永 幹, 廣本 正之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20
  • [学会発表] Aging-aware timing analysis based on machine learning2016

    • 著者名/発表者名
      Son Bian, Michihiro Shintani, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      DAシンポジウム
    • 発表場所
      山代温泉 ゆのくに天祥(石川県加賀市)
    • 年月日
      2016-09-14
  • [学会発表] Efficient transistor-level timing yield estimation via line sampling2016

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Awano and Takashi Sato
    • 学会等名
      Design automation conference (DAC)
    • 発表場所
      テキサス州オースチン市(米国)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Physically unclonable function using RTN-induced delay fluctuation in ring oscillators2016

    • 著者名/発表者名
      Motoki Yoshinaga, Hiromitsu Awano, Masayuki Hiromoto, and Takashi Sato
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS)
    • 発表場所
      ケベック州モントリオール市(カナダ)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Workload-aware worst path analysis of processor-scale NBTI degradation2016

    • 著者名/発表者名
      Song Bian, Michihiro Shintani, Shumpei Morita, Hiromitsu Awano, Masayuki Hiromoto and Takashi Sato
    • 学会等名
      ACM Great Lakes Symposium on VLSI (GLSVLSI)
    • 発表場所
      マサチューセッツ州ボストン市(米国)
    • 年月日
      2016-05-19
    • 国際学会
  • [学会発表] 代表パス抽出による劣化緩和セル置換箇所の高速な選択手法2016

    • 著者名/発表者名
      森田 俊平, 辺 松, 新谷 道広, 廣本 正之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      第29回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      北九州国際会議場 (福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-05-12
  • [学会発表] 信号確率伝播に基づいた プロセッサのためのNBTI起因最大遅延パスの抽出2016

    • 著者名/発表者名
      辺 松, 新谷 道広, 森田 俊平, 粟野 皓光, 廣本 正之, 佐藤 高史
    • 学会等名
      第29回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      北九州国際会議場 (福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-05-12
  • [学会発表] CIRCUIT AGING 2, Measurement Techniques (tutorial)2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sato and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS)
    • 発表場所
      カリフォルニア州パサデナ市(米国)
    • 年月日
      2016-04-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 情報回路方式(佐藤高史)研究室 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.pass.cce.i.kyoto-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi