一种基于近似压缩器的低功耗近似乘法器

随着物联网的快速发展,智能终端设备在硬件资源和供电上受到较强限制,迫切需要低功耗的新型运算单元。针对运算单元功耗高的问题,提出了一种基于近似压缩器的低功耗近似乘法器,用于图像处理、深度学习等可容错应用领域。实验结果表明,相比于现有近似乘法器,该近似乘法器降低了30.70%的功耗和26.50%的延迟,节省了30.23%的芯片面积,在功耗延迟积(PDP)和能量延迟积(EDP)方面均优化了43%以上。在计算精度方面同样具有一定优势。最后,在图像滤波应用中验证了该近似乘法器的有效性。     

一种有效的3D存储器内建自修复方案

与2D存储器相比,3D存储器能够提供更大的容量、更高的带宽、更低的延迟和功耗,但成品率低。为了解决这个问题,提出一种有效的3D存储器内建自修复方案。将存储阵列的每一行或每一列划分成几个行块或列块,在不同层的行块或列块之间进行故障单元的映射,使不同层同一行或同一列的故障在逻辑上映射到同一层中,从而使一个冗余行或冗余列能够修复更多的故障,大大增加了冗余资源利用率和故障修复率。实验结果表明,与其他修复方案相比,该方案的修复率更高,实现相同修复率所需的冗余资源更少,增加的面积开销几乎可忽略不计。     

A low-leakage and NBTI-mitigated N-type domino logic

NBTI-induced transistor aging has become a prominent factor affecting the reliability of circuits. Reducing leakage consumption is one of the major design goals. Domino logic circuits are applied extensively in high-performance integrated circuits. A circuit technique for mitigating NBTI-induced degradation and reduce standby leakage current is presented in this paper. Two transistors are added to the standard domino circuit to pull both the dynamic node and the output up to VDo, which puts both the keeper and the inverter pMOS transistor into recovery mode in standby mode. Due to the stack effect, leakage current is reduced by the all-0 input vector and the added transistors. Experimental results reveal up to 33% NBTI-induced degradation reduction and up to 79% leakage current reduction.     

基于特征提取和SVM的硬件木马检测方法

针对现有基于机器学习的硬件木马检测方法检测率不高的问题,提出了一种基于特征提取和支持向量机(SVM)的硬件木马检测方法。首先在门级网表的节点中提取6个与硬件木马强相关的特征,并将其作为6维特征向量。然后将这些特征向量分为训练集和测试集。最后使用SVM检测木马。将该方法应用于15个Trust-Hub基准电路,实验结果表明,该方法可实现高达93%的平均硬件木马检测率,部分基准电路的硬件木马检测率达到100%。     

低功耗容软错误的65 nm CMOS 12管SRAM单元

提出了一种具有软错误自恢复能力的12管SRAM单元。该单元省去了专用的存取管,具有高鲁棒性、低功耗的优点。在65 nm CMOS工艺下,该结构能够完全容忍单点翻转,容忍双点翻转的比例是64.29%,与DICE加固单元相比,双点翻转率降低了30.96%。与DICE、Quatro等相关SRAM加固单元相比,该SRAM单元的读操作电流平均下降了77.91%,动态功耗平均下降了60.21%,静态电流平均下降了44.60%,亚阈值泄漏电流平均下降了27.49%,适用于低功耗场合。     

电路抗老化设计中基于门优先的关键门定位方法

随着CMOS工艺尺寸不断缩小,尤其在65 nm及以下的CMOS工艺中,负偏置温度不稳定性(NBTI)已经成为影响CMOS器件可靠性的关键因素。提出了一种基于门优先的关键门定位方法,它基于NBTI的静态时序分析框架,以电路中老化严重的路径集合内的逻辑门为优先,同时考虑了门与路径间的相关性,以共同定位关键门。在45 nm CMOS工艺下对ISCAS基准电路进行实验,结果表明:与同类方法比较,在相同实验环境的条件下,该方法不仅定位关键门的数量更少,而且对关键路径的时延改善率更高,有效地减少了设计开销。     

3DNoC关键通信部件容错方法研究综述

三维片上网络通过硅通孔（Through Silicon Via,TSV）将多层芯片进行堆叠,具有集成密度大,通信效率高等特点,是片上多核系统的主流通信架构。然而,工艺偏差及物理缺陷所引发的错误和TSV良率较低等因素,使得三维片上网络面临严重的故障问题。为保证通信效率,对三维片上网络关键通信部件进行容错设计必不可少。本文针对三维片上网络关键通信部件———路由器和TSV的故障和容错相关问题,从容错必要性、国内外研究现状、未来的研究方向和关键问题、以及拟提出的相关解决方案四个方面,展开深入探讨。为提高片上网络可靠性、保证系统高效通信提供一体化的解决方案。     

一种降低电路泄漏功耗的多阈值电压方法

目前,多阈值电压方法是缓解电路泄漏功耗的有效手段之一。但是,该方法会加重负偏置温度不稳定性(NBTI)效应,导致老化效应加剧,引起时序违规。通过找到电路的潜在关键路径集合,运用协同优化算法,将关键路径集合上的门替换为低阈值电压类型,实现了一种考虑功耗约束的多阈值电压方法。基于45 nm工艺模型及ISCAS85基准电路的仿真结果表明,在一定功耗约束下,该方法的时延改善率最高可达12.97%,明显优于常规多阈值电压方法。电路的规模越大,抗泄漏功耗的效果越好。     

一种低开销的旁路重构RO的片上老化测量方案

芯片老化引发的可靠性问题日益严重,会降低芯片性能,最终可能导致芯片失效。针对已有的芯片老化测量结构硬件开销大、影响关键路径时序等问题,提出了一种低开销的旁路重构振荡环的片上老化测量方案。实验结果表明,相比现有方案,该方案硬件开销降低了63.2%,在性能上平均提高了15.7%,并且老化在线测量误差较小,仅为2%。     

一种降低高速三维互连芯片层间信号反射的方法

In high speed three-dimensional integrated circuits （3D ICs）, through silicon via （TSV） insertion causes impedance discontinuities along the interconnect-TSV channel that results in signal reflection. As demonstrated for a two-plane interconnect structure connected by a TSV, we incorporate an appropriate capacitance at the junction to mitigate the signal reflection with gigascale frequencies. Based on 65 nm technology and S-parameter analysis, the decrease of signal reflection can be 189% at the tuned frequency of 5 GHz. Extending this method to the five-plane interconnect structure further, the reduction of signal reflection can achieve 400%. So we could broaden this method to any multilevel 3D interconnect structures. This method can also be applied to a circuit with tunable operating frequencies by digitally connecting the corresponding matching capacitance into the circuit through switches. There are remarkable improvements of the quality of the transmitting signals.