ダイナミック・ロジックへのタイミング・フォールト検出手法の適用

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(1)Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. μΠφϛοΫɾϩδοΫ΁ͷ λΠϛϯάɾϑΥʔϧτ‫ݕ‬ग़ख๏ͷద༻ ਆอ ை1. ࢁా ३ೋ1. ‫ޒ‬ౡ ਖ਼༟2. ࡔҪ मҰ1. ֓ཁɿۙ೥ɼ൒ಋମϓϩηεͷඍࡉԽʹ൐ͬͯνοϓ্ͷૉࢠ஗Ԇͷ͹Β͖͕ͭ૿Ճ͓ͯ͠ΓɼาཹΓΛ Ұఆʹͨ͠৔߹ɼϫʔετɾέʔεઃ‫Ͱܭ‬͸ੑೳ͕޲্͠ͳ͘ͳΔ‫ڪ‬Ε͕͋Δɽճ࿏ͷϫʔετͳ஗ԆͰ ͳ࣮͘ࡍͷ஗Ԇʹ‫ͮ͘ج‬ಈ࡞ΛՄೳʹ͢ΔͨΊʹɼಈతͳλΠϛϯάɾϑΥʔϧτ‫ݕ‬ग़ख๏Ͱ͋Δ Razor ͕ఏҊ͞Ε͍ͯΔɽ͔͠͠ɼRazor ΛϨδελɾϑΝΠϧ΍ΩϟογϡΛߏ੒͢ΔμΠφϛοΫɾϩδοΫ ΁ͷద༻͢Δख๏͸ߟྀ͞Ε͍ͯͳ͔ͬͨɽ͜Ε͸μΠφϛοΫɾϩδοΫʹ͓͚ΔϓϦνϟʔδಈ࡞͕ λΠϛϯάɾϑΥʔϧτΛϚεΫͯ͠͠·͏ͨΊͰ͋ΔɽຊߘͷఏҊख๏͸ɼμΠφϛοΫɾϩδοΫͷ ධՁ݁ՌʹԠͯ͡ɼϓϦνϟʔδͷ༗ແΛ੍‫͢ޚ‬Δ͜ͱʹΑͬͯద༻ΛՄೳʹ͢ΔɽఏҊख๏Λద༻ͨ͠ ϨδελɾϑΝΠϧΛτϥϯδελɾϨϕϧͰઃ‫͠ܭ‬ɼSPICE γϛϡϨʔγϣϯ্ͰλΠϛϯάɾϑΥʔ ϧτΛ‫ݕ‬ग़Ͱ͖Δ͜ͱΛ֬ೝͨ͠ɽ. 1. ͸͡Ίʹ ൒ಋମϓϩηεͷඍࡉԽʹ൐ͬͯɼૉࢠ஗Ԇͷ͹Βͭ ͖͕େ͖ͳ໰୊ͱͳΓͭͭ͋Δɽૉࢠ‫ܗ‬ঢ়ͳͲʹґଘ͢Δ ‫ܥ‬౷తͳ͹Β͖ͭ͸ઃ‫Ͱܭ‬ճආ͢Δ͜ͱ͕ՄೳͰ͋Δ͕ɼ. 䠍ୡ௦๓䛾䝥䝻䝉䝇䠄䜀䜙䛴䛝ᑠ䠅. 㻌. ෆ७෺ΏΒ͗΍ LER(Line Edge RoughnessɺϥΠϯΤοδ. ᚤ⣽໬䛧䛯䝥䝻䝉䝇 (䜀䜙䛴䛝኱). 吟呀呉吏吐吖 ᩘ. 㐜ᘏ. 㻜㻜. ͷΏΒ͗) ͳͲʹ‫ى‬Ҽ͢ΔϥϯμϜͳ͹Β͖ͭ͸ճආͰ͖. ඾ᆺ್䛾๐ῶ. ͳ͍ɽ·ͨɼ͜ΕΒͷ͹Β͖ͭ͸τϥϯδελ΍഑ઢͷେ. ᭱ᝏ್䛾๐ῶ. ͖͕͞‫ࢠݪ‬ͷେ͖͞ʹۙͮ͘ʹैͬͯ૿Ճ͢Δ͜ͱ͕༧ଌ ඾ᆺ್. ͞Ε͍ͯΔ [1]ɽ. ᭱ᝏ್. ͹Β͖͕ͭ૿େ͍ͯ͘͠ͱɼैདྷͷ࠷ѱ஋ʹ‫͍ͨͮج‬ઃ ‫ܭ‬ख๏͸൵‫؍‬తʹͳΓ͗͢Δɽ͜ͷ༷ࢠΛਤ 1 ʹࣔ͢ɽඍ. ㏿ ᗘ. ࡉԽ͕ਐΉʹͭΕͯ஗Ԇͷయ‫ܕ‬஋͕޲্͢ΔҰํɼ͹Βͭ ͖ͷ૿େʹΑΓ࠷ѱ஋͸య‫ܕ‬஋΄Ͳ޲্͠ͳ͍ɽ͕ͨͬ͠ ͯɺ࠷ѱ஋ʹ‫͍ͨͮج‬ઃ‫Ͱܭ‬͸ LSI ͷಈ࡞଎౓͕޲্͠ͳ. 䝥䝻䝉䝇ᢏ⾡䛾ୡ௦. ͘ͳΔ‫ڪ‬Ε͕͋Δɽ ͜ͷ໰୊ʹରॲ͢ΔͨΊʹɼϫʔετɾέʔεͷ஗ԆͰ ͸ͳ࣮͘ࡍͷ஗Ԇʹ‫͍ͨͮج‬ಈ࡞ͷ࣮‫ݱ‬Λ໨తͱ͢Δख๏ ͕਺ଟ͘ఏҊ͞Ε͍ͯΔɽͦͷΑ͏ͳख๏ͷҰछͱͯ͠ɼ ಈ࡞࣌ʹλΠϛϯάɾϑΥʔϧτΛ‫ݕ‬ग़͠ճ෮͢Δख๏͕ ͋Δɽ λΠϛϯάɾϑΥʔϧτʢTiming Fault : TFʣͱ͸ɼ஗Ԇ 1. 2. ౦‫ژ‬େֶେֶӃ৘ใཧ޻ֶ‫ڀݚܥ‬Պ Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo ࠃཱ৘ใֶ‫ॴڀݚ‬ National Institute of Informatics. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. ਤ1. ϓϩηοαͷయ‫ܕ‬஋ͱ࠷ѱ஋ͷ޲্෯ͷဃ཭. ͷಈతͳมԽʹΑΓઃ‫ऀܭ‬ͷҙਤͱ͸ҟͳΔಈ࡞͕Ҿ͖‫ى‬ ͜͞ΕΔա౉‫ނ‬োͰ͋Δɽϫʔετɾέʔεઃ‫Ͱܭ‬͸ɼ૝ ఆͨ͠ಈ࡞৚݅಺ͷϫʔετɾέʔεʹ͓͚Δ஗ԆΛ‫ੵݟ‬ ΋Γɼͦͷ৚݅಺Ͱ TF ͕ൃੜ͠ͳ͍Α͏ʹઃ‫͢ܭ‬Δɽ ҰํͰɼTF ͷൃੜࣗମ͸‫ڐ‬༰͠ɼTF ͷ‫ݕ‬ग़ɾճ෮Λ ߦ͏ख๏͕ߟ͑ΒΕΔɽ2.2 અͰड़΂Δ Razor [2], [3], [4] ͸ɼͦͷ୅දྫͰ͋Δɽ͜ͷΑ͏ͳख๏ͱ DVFS (Dynamic. Voltage and Frequency Scaling) [5] Λ૊Έ߹ΘͤΔͱɼҎԼ ͷΑ͏ʹɼ‫ੵݟ‬΋ΓͰ͸ͳ͍ɼ࣮ࡍͷ஗ԆʹԠͨ͡ಈ࡞Λ. 1.

(2) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. Πϛϯά੍໿ͷ؇࿨ʹ͍ͭͯड़΂Δɽͳ͓ຊߘͰ͸ɼλΠ. 嵈崢. ϛϯά੍໿Λٞ࿦͢Δ্ͰαΠΫϧɾλΠϜͷΈʹண໨. 嵖嵈崢৅ে崢. ͠ɼFF/ϥονͷηοτΞοϓ/ϗʔϧυɾλΠϜɼΫϩο ৢଞभ嵆嵘嵈嵕崢भ崢 ৿੿ਡ崢. Ϋ–σʔλ஗Ԇɼ͓ΑͼɼΫϩοΫɾεΩϡʔͳͲͷߟྀʹ ͍ͭͯ͸ɼઆ໌͕൥ࡶʹͳΔͨΊলུ͍ͯ͠ΔɽඞཁͰ͋ Ε͹ɼ͜ΕΒΛٞ࿦ʹ௥Ճ͢Δ͜ͱ͸༰қͰ͋Δɽ. 嵘崢. ਤ2. λΠϛϯάɾϑΥʔϧτ‫ݕ‬ग़ɾճ෮ͱ DVFS ͷ૊Έ߹Θͤ. 2.1 λΠϛϯάɾμΠΞάϥϜ ਤ 3ʢ্ʣͷճ࿏ʹ͓͍ͯɼ৴߸͕఻ΘΔ༷ࢠΛಉਤʢԼʣ. ࣮‫͢ݱ‬Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ ਤ 2 ʹͦͷ༷ࢠΛࣔ͢ɽਤ 2 தʷҹ͸ϫʔετɾέʔε. ʹࣔ͢ɽຊߘͰ͸ɼਤ 3 ԼਤΛλΠϛϯάɾμΠΞάϥϜ ͱ‫ͼݺ‬ɼҎԼͰ͸ t-diagram ͱ‫͢ه‬ɽ௨ৗͷλΠϛϯάɾ. ͰఆΊΒΕͨ DVFS ͷ VʢVoltageɿి‫ిݯ‬ѹʣͱ FʢFre-. νϟʔτ͕࿦ཧ஋-࣌ؒͷ 2 ࣍‫ݩ‬Λ࣋ͭʹରͯ͠ɼt-diagram. quencyɿಈ࡞प೾਺ʣͷ૊Λද͍ͯ͠Δɽϫʔετɾέʔ. ͸࣌ؒ-ۭؒͷ 2 ࣍‫ݩ‬Λ࣋ͭɽ. εઃ‫Ͱܭ‬͸ɼ͜ͷΑ͏ʹ TF ͕ൃੜ͠ͳ͍Α͏े෼ͳϚʔ. ௨ৗͷλΠϜɾνϟʔτͰ͸ɼӈํ޲͕࣌ؒΛɼ্Լํ. δϯΛऔͬͯ V–F ͕ઃఆ͞ΕΔɽҰํ Razor ͷΑ͏ʹ TF. ޲͕࿦ཧ஋Λද͢ɽλΠϜɾνϟʔτ͸ɼ࿦ཧ஋ͷ࣌ؒత. ‫ݕ‬ग़ɾճ෮Λߦ͏ख๏Ͱ͸ɼϚʔδϯΛͱΔඞཁ͕ͳ͍ɽ. มԽΛද‫͢ݱ‬Δ͕ɼ1 ຊͷ೾‫Ͱܗ‬ද͢͜ͱ͕Ͱ͖Δͷ͸ճ. ਤ 2 த˓ҹͰද͞ΕΔ‫ݕ‬ग़௚લͷ V–F ͕ɼ‫ੵݟ‬΋ΓͰ͸ͳ. ࿏ͷಛఆͷ 1 ఺ͷৼΔ෣͍ʹ‫ݶ‬ΒΕΔɽෳ਺ͷ఺ʹ·͕ͨ. ͍ɼͦͷνοϓͷͦͷ࣌ͷಈ࡞‫͚͓ʹڥ؀‬Δ࣮ࡍͷ஗Ԇʹ. Δಈ͖Λ೺Ѳ͢ΔͨΊʹ͸ɼෳ਺ͷ೾‫ܗ‬Λฒ΂ͳ͚Ε͹ͳ. Ԡͨ͡ V–F Ͱ͋ΔɽTF ‫ݕ‬ग़ʹΑͬͯɼ͜ͷ V–F ෇ۙʹ͓. Βͳ͍ɽ. ͚Δಈ࡞͕ՄೳʹͳΔɽ͕ͨͬͯ͠ɼ࣮ࡍͷ஗ԆʹԠͨ͡. ͦΕʹରͯ͠ t-diagram ͸ɼԼํ޲͕࣌ؒΛɼӈํ޲͕ճ. ΑΓ௿ిѹɼߴप೾ଆͷ‫͍͠ݫ‬৚݅Ͱͷಈ࡞ʹ౿ΈࠐΉ͜. ࿏தΛ৴߸͕఻Θͬͯߦ͘ํ޲Λද͠ɼ࣌ؒͷ‫ܦ‬աʹͭΕ. ͱ͕Ͱ͖ɼੑೳ޲্ɼ͋Δ͍͸ফඅిྗ࡟‫͕ݮ‬ՄೳʹͳΔɽ. ͯ৴߸͕఻Θ͍༷ͬͯ͘ࢠΛ၆ᛌ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽਤ 3. ҰํɼRazor ʹΑΔ TF ‫ݕ‬ग़ΛϨδελɾϑΝΠϧ΍Ωϟο. ʢ্ʣʹࣔ͢ճ࿏Ͱɼ࣌ࠁ t = 0 ʹ 3 ͭͷ FF ͷग़ྗ (x, y, z). γϡΛߏ੒͢ΔμΠφϛοΫɾϩδοΫ΁ద༻͢Δख๏ʹ. ͕ (1, 1, 0) ͔Β (0, 0, 1) ʹભҠͨ͠ͱ͢Δɽxɼy ɼz ͔Β d. ͍ͭͯ͸ߟྀ͞Ε͍ͯͳ͔ͬͨɽࠓ೔ɼSRAM ͸഑ઢ஗. ʹࢸΔύεͷ஗ԆΛͦΕͧΕ tx ɼty ɼtz ͱ͢Δͱɼϩδο. Ԇ͕ଟ͘Λ઎Ί͓ͯΓɼ͜Ε͸εέʔϦϯάʹΑͬͯ‫ݮ‬Δ ͜ͱ͕ͳ͍ͨΊɼͦͷ૬ରతͳ஗Ԇ͕૿େ͍ͯ͠Δɽͨ͠ ͕ͬͯɼϨδελɾϑΝΠϧ΍ΩϟογϡͷΞΫηε͕ճ ࿏શମʹ͓͍ͯΫϦςΟΧϧͳ஗ԆΛ΋ͭ͜ͱ͸ආ͚ΒΕ ͳ͍ɽμΠφϛοΫɾϓϦνϟʔδɾϩδοΫ΁ Razor Λ ద༻͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Ε͹ɼճ࿏શମͷੑೳ޲্ɼ͋Δ͍͸ ফඅిྗ࡟‫͕ݮ‬ՄೳʹͳΔͱߟ͑Β͑Δɽ ຊߘͰ͸ɼRazor ͷ TF ‫ݕ‬ग़‫ߏػ‬ͷμΠφϛοΫɾϓϦ νϟʔδɾϩδοΫ΁ͷద༻ΛՄೳʹ͢ΔͨΊͷख๏Λఏ Ҋ͢Δɽ·ͨɼఏҊख๏Λద༻ͨ͠ϨδελɾϑΝΠϧΛ τϥϯδελɾϨϕϧͰઃ‫͠ܭ‬ɼSPICE γϛϡϨʔγϣϯ ্ͰλΠϛϯάɾϑΥʔϧτΛ‫ݕ‬ग़Ͱ͖Δ͜ͱΛ֬ೝͨ͠ɽ ҎԼɼୈ 2 અͰ͸ɺλΠϛϯάɾμΠΞάϥϜͱ‫ݺ‬͹Ε ΔਤΛಋೖ͠ɼ࣮ޮ஗Ԇͱ‫֓Ϳݺ‬೦Λઆ໌͢Δɽͦͷ্Ͱɼ. Razor ʹΑΔλΠϛϯά੍໿ͷ؇࿨ʹ͍ͭͯड़΂Δɽଓ͘ ୈ 3 અͰ͸ɺμΠφϛοΫɾϓϦνϟʔδɾϩδοΫͷ୅ දͱͯ͠ SRAM ΛऔΓ্͛ɼͦͷλΠϛϯά੍໿ͷಛ௃ Λड़΂Δɽୈ 4 અͰ͸ఏҊख๏ʹ͍ͭͯৄड़͢Δɽୈ 5 અ Ͱ͸ఏҊख๏ͷಈ࡞֬ೝʹ͍ͭͯड़΂ɼ࠷‫ʹޙ‬ୈ 6 અͰ· ͱΊΔɽ. 2. Razor: λΠϛϯάɾϑΥʔϧτ‫ݕ‬ग़‫ߏػ‬ ຊઅͰ͸ɼRazor ͷճ࿏ߏ੒ͱͦΕʹΑΔ࿦ཧճ࿏ͷλ. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. ਤ3. λΠϛϯάɾμΠΞάϥϜ (t-diagram) ͱ࣮ޮ஗Ԇ. 2.

(3) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. Ϋͷग़ྗ d ͸ɼ࣌ࠁ tx ɼty ʹ͓͍ͯ 0 → 1 → 0 ͱભҠ͢. main. Δɽz ͔Β d ʹࢸΔύεͷ৴߸͸ɼy ͔Β d ʹࢸΔύεͷ. d. ৴߸ʹΑͬͯมԽ͕ϚεΫ͞ΕΔͨΊɼ࣌ࠁ tz ʹ͸ग़ྗ. ݈ܿ݇ . Main cycle. error. ͸มԽ͠ͳ͍͜ͱʹ஫ҙ͞Ε͍ͨɽಉਤͷӈ୺ʹ͋Δ೾‫ܗ‬ ͕ɼd ʹ͓͚Δ௨ৗͷλΠϜɾνϟʔτʢΛӈʹ 90◦ ճస ͨ͠΋ͷʣͰ͋Δɽ. Detect. ݈ܿ݇ ݈ܿ݇ . ݈݀݁ܽ‫݀݁ݕ‬. shadow. ݈ܿ݇ . d. ݈݀݁ܽ‫݀݁ݕ‬ main:0. ύεͷ‫׆‬ੑԽͱλΠϛϯάɾμΠΞάϥϜ ਤ4. ಉਤͷΑ͏ʹ t-diagram Ͱ͸ɼϩδοΫͷೖྗʹ͓͍ͯ. shadow:1. Razor ͷճ࿏ߏ੒. ࿦ཧ஋͕มԽͨ࣌͠ࠁ͔Βɼग़ྗʹ͓͍ͯ࿦ཧ஋͕มԽ͠ ͳ‫݁݃ܽݐݏ‬. ͳ‫݁݃ܽݐݏ‬. ͨ࣌ࠁ·ͰΛ௚ઢ໼ҹͰ݁Ϳ͜ͱʹΑͬͯɼ৴߸ͷ఻ΘΔ ༷ࢠΛද͢͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ. ߙ. ͳܿ‫݈݁ܿݕ‬. ͱʹΑͬͯɼ֤εςʔδͷ஗Ԇ͸ɼt-diagram ্ͷεςʔδ. ͳܿ‫݈݁ܿݕ‬. ͳ͓ t-diagram Ͱ͸ɼ֤εςʔδͷΫϦςΟΧϧɾύε ʹରԠ͢Δ௚ઢ໼ҹͷ֯౓Λ 45◦ ͱ͍ͯ͠Δɽ͜͏͢Δ͜ ͷԣ෯ʹΑͬͯද‫͢ݱ‬Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ࣮ࡍͷϩδοΫͰ ͸ɼ͹Β͖ͭͷͨΊɼ஗Ԇ͸࿈ଓతʹมԽ͢ΔɽͦͷͨΊɼ ໼ҹͷଘࡏൣғ͸ɼϩδοΫͷ࠷খ஗Ԇͷ໼ҹͱΫϦςΟ Χϧɾύεͷ஗Ԇͷ੺໼ҹʹ্ԼΛ‫·ڬ‬ΕͨྖҬͱͳΔɽ. t-diagram Ͱ͸ɼ໢ֻ͚Λࢪͯ͜͠ͷྖҬΛࣔ͢ɽ ਤ 3 ʹࣔͨ͠ྫͰ͸ɼલड़ͨ͠Α͏ʹɼz ͔Β d ʹࢸΔ ύεΛ௨Δ৴߸͸్தͰϚεΫ͞ΕΔͨΊɼ࣌ࠁ t = tz ʹ ͓͍ͯ͸ग़ྗ d ͸มԽ͠ͳ͍ɽύεΛ௨ͬͨ৴߸ʹΑͬͯ ࣮ࡍʹϩδοΫͷग़ྗ͕มԽͨ͠ͱ͖ɼͦͷ৴߸ʹΑͬͯ ͦͷύε͕‫׆‬ੑԽͨ͠ͱ‫͏ݴ‬ɽ. t-diagram Ͱ͸ɼύεΛ‫׆‬ੑԽͨ͠৴߸ͷ఻ୡΛ࣮ઢ໼ҹ. time. ਤ5. ୯૬ FFʢࠨʣͱ Razorʢӈʣͷ t-diagram. 2.2 Razor ͷߏ੒ͱλΠϛϯά੍໿ ਤ 4ʢ্ʣʹɼRazor FF ͷճ࿏ߏ੒Λࣔ͢ [2]ɽRazor FF ͸ɼ௨ৗͷ FFʢMain FFʣͱɼShadow Latch ʹΑͬͯߏ੒͞ ΕΔɽShadow Latch ʹ͸ɼMain FF ΁ͷͦΕΑΓҐ૬ͷ஗. Ͱද͢ɽ‫׆‬ੑԽ͠ͳ͔ͬͨ৔߹ʹ͸ɼ్தͰϚεΫ͞Εͨ. ΕͨΫϩοΫ͕‫͞څڙ‬Ε͓ͯΓɼMain FF ͱ Shadow Latch. ஈ֊Ͱ৴߸͸෺ཧతʹ͸ফࣦ͍ͯ͠Δ͕ɼԾ૝తʹ఺ઢ໼. Ͱ 2 ճɼ৴߸ͷαϯϓϦϯάΛߦ͏ɽͦΕΒͷ஋Λൺֱ͠. ҹͰද͢͜ͱʹ͢Δɽ. ͯɼҟͳ͍ͬͯΕ͹ TF ͱͯ͠‫ݕ‬ग़͢Δɽͳ͓ɼTF ‫ݕ‬ग़‫ޙ‬. ࣮ޮ஗Ԇ. ͸ɼύΠϓϥΠϯɾϑϥογϡͳͲɼΞʔΩςΫνϟɾϨ. ͋ΔϩδοΫʹ͓͍ͯ࠷‫׆ʹޙ‬ੑԽ͞Εͨύεͷ஗Ԇ Λɼ͜ͷϩδοΫͷ࣮ޮ஗Ԇͱ‫͢ʹͱ͜Ϳݺ‬Δɽਤ 3 ͷ৔ ߹ɼ࣌ࠁ t = tz ʹ͓͍ͯΫϦςΟΧϧɾύεΛ௨ͬͨ৴߸ ͕౸ண͢Δ͸͕ͣͩɼϚεΫ͞ΕͨͨΊɼϩδοΫͷग़ྗ. d ͸มԽ͠ͳ͍ɽ͜ͷ৔߹ɼ࣮ޮ஗Ԇ͸ ty ͱͳΔɽ. ϕϧͷख๏ʹΑͬͯ TF ͔Βͷճ෮͕ߦΘΕΔ [2], [7]ɽ ਤ 5 ͸ TF ‫ݕ‬ग़‫ߏػ‬Λ༻͍ͳ͍୯૬ FF ํࣜͱ Razor ͷ. t-diagram Λൺֱͨ͠΋ͷͰ͋Δɽ ಉਤ (ࠨ) ʹ͓͍ͯɼFF ͷԼʹ͋Δ࣮ઢ͸ɼϥον͕ด ͍ͯ͡Δঢ়ଶΛද͍ͯ͠Δɽ৴߸ͷઢ͕͜ͷ࣮ઢʹԊͬͯ. ࣌ࠁ t = ty ʹ͓͍ͯग़ྗ d ͕มԽͨ࣌͠ʹ͸࣮ޮ஗Ԇ. ఻͏༷ࢠ͸ɼͦͷؒϥον͕஋Λอ͍࣋ͯ͠Δ͜ͱΛද. ͕ ty Ͱ͋Δ͜ͱ͸෼͔Βͳ͍ɽ࣌ࠁ t = tz ʹ͓͍ͯ d ͕. ͢ɽΤοδɾτϦΨಈ࡞͸ɼϚελ–εϨʔϒͷϥονΛ. มԽ͠ͳ͔ͬͨ͜ͱΛ‫ॳͯݟ‬Ίͯ ty Ͱ͋ͬͨ͜ͱ͕෼͔. ‫͍ޓ‬ҧ͍ʹ‫ه‬ड़͢Δ͜ͱͰੜ͡Δ͔ܺؒΒ৴߸͕఻೻͢Δ. Δɽ͜ͷΑ͏ʹɼ࣮ޮ஗Ԇ͸ࣄ‫ޙ‬తʹ෼͔Δ͜ͱʹ஫ҙ͞. ༷ࢠͰද͢͜ͱ͕Ͱ͖ΔɽΫϩοΫͷ্ཱ͕ͪΓ·Ͱʹ৴. Ε͍ͨɽ. ߸͕ؒʹ߹͍ͬͯΕ͹Α͍ͷͰɼ୯૬ FF ͷ࠷େ஗Ԇ੍໿. t-diagram Ͱ͸࣮ޮ஗ԆʹରԠ͢Δ໼ҹΛଠ࣮ઢͰද͢ɽ. ͸ 1cycle/1stage ͱͳΔɽ. ϩδοΫ΁ͷೖྗͷมԽͷ࢓ํʹΑͬͯग़ྗͷมԽͷ࢓. ಉਤ (ӈ) ʹ͓͚Δ Razor Ͱ͸ɼMain FF ͔Β൒प‫ظ‬஗Ε. ํ΋༷ʑͰ͋ΓɼͲͷύε͕࠷‫׆ʹޙ‬ੑԽ͞ΕΔ͔͸ຖप. ͨΫϩοΫΛ Shadow Latch ʹ‫͍ͯ͠څڙ‬Δɽt-diagram ্. ‫ʹͱ͝ظ‬ҟͳΔɽ࣮ޮ஗Ԇ͸ग़ྗ͕௚લͷप‫͔ظ‬ΒมԽ͠. ʹ͓͚Δ FF ͷԼͷᒵ৭ͷ࣮ઢ͸ɼTF ͷ‫ݕ‬ग़΢Οϯυ΢Λ. ͳ͔ͬͨ৔߹ʹ͸࣮࣭ 0 ͱͳΓɼΫϦςΟΧϧɾύε͕‫׆‬. ද͍ͯ͠Δɽ‫ݕ‬ग़΢Οϯυ΢ͷɼ্୺Ͱ Main FF ͕ɼԼ୺. ੑԽ͞Εͨ৔߹ʹ͸࠷େͱͳΔɽ͜ͷΑ͏ʹ࣮ޮ஗Ԇ͕ɼ. Ͱ Shadow Latch ͕৴߸ͷαϯϓϦϯάΛߦ͍ɼͦͷ஋Λ. ೖྗͷมԽͷ࢓ํʹΑͬͯେ͖͘͹Βͭ͘͜ͱΛೖྗґଘ. ൺֱ͢ΔͨΊɼ‫ݕ‬ग़΢Οϯυ΢ʹ࣮ޮ஗ԆʹରԠ͢Δ৴߸. ͹Β͖ͭͱ‫Ϳݺ‬ɽೖྗґଘ͹Β͖ͭ͸ଞͷ͹Β͖ͭʹൺ΂. ͕౸ண͍ͯ͠Ε͹ɼTF ͕‫ݕ‬ग़͞ΕΔɽΫϦςΟΧϧɾύε. ͯඇৗʹେ͖͍ [6]ɽ. ͷ஗ԆʹରԠ͢Δ 45◦ ͷ੺ઢ͕‫ݕ‬ग़΢Οϯυ΢ͷԼ୺·Ͱ. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. 3.

(4) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. ʹ౸ண͢Ε͹ɼϫʔετɾέʔεʹ͓͍ͯ΋ TF ͱͯ͠ॲ ཧ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ͕ͨͬͯ͠ɼαΠΫϧɾλΠϜʹର ͢Δ‫ݕ‬ग़΢Οϯυ΢ͷׂ߹Λ α ͱ͢Δͱɼ࠷େ஗Ԇ੍໿͸. ‫Ͳܮܤ‬. ‫ͳܮܤ‬. ܹ‫Ͳܮ‬. (1 + α)τ /1 εςʔδ ͱͳΓɼ୯૬ FF ํࣜΑΓ ατ ͚ͩվ ળ͞ΕΔɽ. 3. μΠφϛοΫɾϩδοΫ. ܹ‫ͳܮ‬. 䝯䝰䝸䝉䝹䜰䝺䜲. Razor Ͱ͸ɼͦͷద༻ͷର৅ͱͯ͠ελςΟοΫɾϩδο Ϋ͕҉໧ͷ͏ͪʹ૝ఆ͞Ε͓ͯΓɼಛʹμΠφϛοΫɾϓ ϦνϟʔδɾϩδοΫ (dynamic precharged logic) ʹରͯ͠ ͦͷ··ద༻͢Δ͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍ɽ ͜ͷ͜ͱ͸ɼಛʹ SRAM Ͱ໰୊ͱͳΔɽSRAM ͷಡग़ ͠͸௨ৗɼμΠφϛοΫɾϓϦνϟʔδɾϩδοΫͱͯ͠. 䝥䝸䝏䝱䞊䝆 pMOS. ࣮૷͞ΕΔͨΊɼRazor Λͦͷ··ద༻͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͳ ͍ɽSRAM ͸ɼࠓ೔ͷ LSI ʹ͓͍ͯܽ͘΂͔Β͟ΔཁૉͰ. ܵ‫ܣ‬. ͋ΓɼSRAM ʹద༻Ͱ͖ͳ͍͜ͱ͸ Razor ͷॏେͳܽ఺Ͱ ͋Δͱ‫͑ݴ‬Δɽ. ݄ܲܿ݃. ຊઅͰ͸ɼSRAM ͷμΠφϛοΫͳಈ࡞ʹ͍ͭͯड़΂ɼ. ‫Ͳܦ‬. Razor Λద༻͢Δࡍͷ໰୊఺ʹ͍ͭͯ࿦͡Δɽ 3.1 SRAM ͷߏ੒ͱಈ࡞ ߏ੒. 䝉䞁䝇䞉䜰䞁䝥. ܵ‫ܣ‬. ‫ݐݑ݋ܦ‬0. ‫ͳݐݑ݋ܦ‬. ‫ͳܦ‬. ਤ6. FF. SRAM ͷߏ੒. Ϩϕϧ͸ high ʹอͨΕΔɽ ͜ͷΑ͏ʹɼμΠφϛοΫɾϓϦνϟʔδɾϩδοΫʹ. Ұൠతͳ SRAM ͷϝϞϦɾηϧ͸ 6 τϥϯδελ͔Βͳ. ͓͍ͯ͸ϓϦνϟʔδ͞Εͨϊʔυͷిՙ͕σΟενϟʔ. ΓɼϏοτɾϥΠϯͱΠϯόʔλͷϧʔϓ͕ΞΫηεɾτ. δ͞ΕΔ͔൱͔ʹΑͬͯධՁΛߦ͏ɽϏοτɾϥΠϯͷి. ϥϯδελΛհͯͭ͠ͳ͕Δߏ੒ΛͱΔɽ͔͠͠͹Β͖ͭ. ҐϨϕϧ͕ low ͷঢ়ଶͰਖ਼͍͠ධՁΛߦ͏͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍. ͷ૿Ճʹ൐͍, ͜ͷߏ੒ʹ͓͍ͯಡग़҆͠ఆੑΛอͭ͜ͱ͸. ͔ΒɼධՁΛਖ਼ৗʹߦ͏ͨΊʹ͸ɼϏοτɾϥΠϯͷϓϦ. ࠔ೉ʹͳ͖͍ͬͯͯΔͨΊɼ8 τϥϯδελ͔ΒͳΓϏο. νϟʔδ͕ࣄલʹͳ͞Ε͍ͯͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ɽ. τɾϥΠϯͱΠϯόʔλͷϧʔϓͱ͕෼཭͞Εͨߏ੒ͷϝ ϞϦɾηϧΛ΋ͭ SRAM ΋ଟ͘࢖ΘΕ͖͍ͯͯΔ [8], [9]ɽ. 3.2 Razor ద༻࣌ͷ໰୊. ਤ 6 ʹɼͦͷߏ੒Λࣔ͢ɽͳ͓ɼಉਤͰ͸֤ϝϞϦɾηϧ. 2.2 અͰड़΂ͨΑ͏ʹɼRazor ʹΑΔ TF ‫ݕ‬ग़ͷਖ਼͠͞Λ. ΁ͷॻ͖ࠐΈϙʔτΛলུ͍ͯ͠ΔͨΊτϥϯδελ͕ 2. อূ͢ΔͨΊʹ͸ɼShadow Latch ΁ͷೖྗ͕αϯϓϦϯά. ͭগͳ͍͜ͱʹ஫ҙ͞Ε͍ͨɽ. ࣌఺Ͱਖ਼͘͠ͳͯ͘͸ͳΒͳ͍ɽ͔͠͠μΠφϛοΫɾϓ. ಡΈग़͠ಈ࡞. ϦνϟʔδɾϩδοΫʹ͓͍ͯ͜ΕΛอূ͢Δ͜ͱ͸ࠔ೉. SRAM ͷಡΈग़͠ಈ࡞͸ɼϓϦνϟʔδͱධՁ͕ަ‫ʹޓ‬ ߦΘΕΔ͜ͱͰ࣮‫͞ݱ‬Ε͍ͯΔɽਤ 6 Ͱ͸৴߸ P chg ͕ͦ ͷ੾Γସ͑Λ੍‫͍ͯ͠ޚ‬Δɽ ·ͣ P chg ͕ low Ͱ͋Δؒ͸ɼϓϦνϟʔδ pMOS ͕Φ. Ͱ͋Δɽͦͷ͜ͱΛਤ 7 Λ༻͍ͯड़΂Δɽ ਤ 7ʢࠨʣ͸ର৅ͱ͢Δ SRAM ͷηϯεɾΞϯϓͱ FF ෦෼Λදͨ͠΋ͷͰ͋ΔɽBL ͸ϏοτɾϥΠϯΛදͯ͠ ͍Δɽ. ϯʹͳΔ͜ͱͰɼϏοτɾϥΠϯ BL ͕ high ʹϓϦνϟʔ. ಉਤʢӈʣͷ্ԼͷλΠϛϯάɾνϟʔτ͸ɼͲͪΒ΋. δ͞ΕΔɽ͜ͷ͕ؒϓϦνϟʔδ‫͋Ͱؒظ‬ΓɼධՁͷ‫ؒظ‬. ಉਤʢࠨʣͷճ࿏ͷϏοτɾϥΠϯ BL ͱͦΕΛ૿෯ͨ͠. ͱ۠ผ͞ΕΔɽ. P chg ͕ high Ͱ͋Δؒ͸ධՁͷ‫͋Ͱؒظ‬Δɽ͜ͷ‫Ͱؒظ‬ ͸ϫʔυɾϥΠϯ W L ͕ 1 ߦ͚ͩΞαʔτ͞Εɼͦͷߦͷ ϝϞϦɾηϧͷΞΫηεɾτϥϯδελ͕͢΂ͯΦϯʹͳ. ৴߸ D ͷભҠΛද͍ͯ͠Δɽ্ԼͷλΠϛϯάɾνϟʔτ ͸ͦΕͧΕΫϩοΫप೾਺͕௿͍৔߹ͱߴ͍৔߹ͷಈ࡞ʹ ରԠ͍ͯ͠Δɽ ·ͣɼಉਤʢӈʣ্ଆʹ͓͍ͯɼධՁͷ‫ؒظ‬தʹ BL ͕. ΔɽΞΫηεɾτϥϯδελ͕Φϯʹͳͬͨ΋ͷͷ͏ͪɼ. σΟενϟʔδ͞ΕͯిҐ͕ηϯεɾΞϯϓͷᮢ஋ΛԼճ. ஋͕ high Ͱ͋ΔϝϞϦɾηϧͰ͸ɼϏοτɾϥΠϯΛυ. ΓɼηϯεɾΞϯϓͷग़ྗ D ͕ high ͔Β low ʹભҠͯ͠. ϥΠϒ͢ΔͨΊͷ nMOS ΋Φϯʹͳ͍ͬͯΔͨΊɼରԠ͢. ͍ΔɽҰํɼಉਤʢӈʣԼଆʹ͓͍ͯ͸ɼ্ଆͱಉ࣌ؒ͡Λ. ΔϏοτɾϥΠϯ͕υϥΠϒ͞ΕΔɽҰํɼ஋͕ low Ͱ͋. ͔͚ͯϏοτɾϥΠϯ͕ભҠ͢ΔͱɼMain FF ͷαϯϓϦ. ΔϝϞϦɾηϧʹରԠ͢ΔϏοτɾϥΠϯ͸ු༡͠ɼిҐ. ϯά࣌఺Ͱ͸৴߸ D ͸ high Ͱ͋Δɽ͔͠͠ਖ਼͘͠͸ low. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. 4.

(5) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. ൈ ͳǤͲ ‫ܮܤ‬. ݄ܲܿ݃. ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯΔ৔߹. SRAM ͷಡग़͠ಈ࡞ʹ͓͍ͯϏοτɾϥΠϯͷมԽ͕‫ى‬ ͜Δ৔߹͸ɼσΟενϟʔδ͞Ε͍ͯͳ͍ঢ়ଶ͔ΒɼσΟ. ‫ܮܤ‬. ܵ‫ܣ‬. Main Latch ͷαϯϓϦϯά࣌఺ͰϏοτɾϥΠϯ͕σΟε. ‫ܦ‬. νϟʔδ͞Ε͍ͯΔ৔߹͸ͦΕҎ߱ͷมԽ͸ੜ͡ͳ͍ͨ. ݉ܽ݅݊ ‫ݐݑ݋ܦ‬. ‫ܦ‬. ‫ݎ݋ݎݎܧ‬. ݄ܲܿ݃. ενϟʔδ͞Εͨঢ়ଶ΁ͷมԽ͔͋͠Γ͑ͳ͍ɽͦͷͨΊɼ. main:0. ൈ ͳǤͷ ݄ܲܿ݃. ‫ݓ݋݄݀ܽݏ‬. ‫ܮܤ‬. 䝍䜲䝭䞁䜾䞉䝣䜷䞊䝹䝖᳨ฟ. ‫ܦ‬. ΊɼͦΕ͕ਖ਼͍͠ධՁͰ͋Δͱ‫ͯ͠ͳݟ‬Α͍ɽͦͯ͠ɼ͜ ͷ৔߹ʹ͸ TF ‫ݕ‬ग़ͷඞཁ͕ͳ͍ͷͰɼShadow Latch ͷα ϯϓϦϯά࣌఺·Ͱ଴ͭඞཁ͕ͳ͘ɼ͙͢ʹϓϦνϟʔδ Λ։࢝͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯͳ͍৔߹. main:1. shadow:1. Main Latch ͷαϯϓϦϯάͷ࣌఺ͰϏοτɾϥΠϯ͕ σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯͳ͍৔߹͸ɼͦͷप‫͍͓ͯʹظ‬ ϏοτɾϥΠϯ͕ຊདྷσΟενϟʔδ͞ΕΔ΂͖͔൱͔ͱ. ਤ 7 Razor ͷμΠφϛοΫɾϩδοΫ΁ͷద༻ͷ໰୊ɿ ʢࠨʣSRAM ͷηϯεɾΞϯϓपลճ࿏ɼ(ӈ) ࠨਤͷλΠϛϯάɾνϟʔτ. ͍͏ਖ਼͍݁͠Ռ͸ɼShadow Latch ͷαϯϓϦϯάͷ࣌఺· Ͱ͸൑அͰ͖ͳ͍ɽ ͔࣮͠͠ࡍʹ͸ɼਖ਼͍݁͠Ռ͕ͲͪΒͰ͋Ζ͏ͱɼ͜ͷ. Λ఻ൖ͠ͳ͚Ε͹ͳΒͣɼTF ͕ൃੜ͢Δ͜ͱ͕෼͔Δɽ. ৔߹͸ϓϦνϟʔδΛඞཁͱ͠ͳ͍͜ͱ͕อূ͞ΕΔɽͳ. ͜ͷ TF ͕‫ݕ‬ग़͞ΕΔͨΊʹ͸ɼShadow Latch ͕αϯϓϦ. ͥͳΒ͹ɼਖ਼͍݁͠Ռ͕σΟενϟʔδ͞ΕΔঢ়ଶͰ͋Δ. ϯά͢Δ݁Ռ͕ਖ਼͍͠ඞཁ͕͋Δɽ͔͠͠ɼShadow Latch. ৔߹ɼσΟενϟʔδ͞Εͳ͍ঢ়ଶͰ͋Δ৔߹ͷͦΕͧΕ. ͷαϯϓϦϯά࣌఺·Ͱʹ D ͕ਖ਼͍݁͠ՌͰ͋Δ low ʹ. ʹ͍ͭͯҎԼͰड़΂ΔΑ͏ʹɼϓϦνϟʔδΛ͠ͳͯ͘΋. ભҠ͢Δ͜ͱ͸ͳ͍ɽͳͥͳΒ͹ɼMain FF ͷαϯϓϦϯ. ໰୊͕ͳ͍͔ΒͰ͋Δɽ. άͷ௚‫ʹޙ‬ϓϦνϟʔδ͕ߦΘΕɼϏοτɾϥΠϯͷిҐ ͕ high ʹҾ্͖͛ΒΕΔ͔ΒͰ͋Δɽ. • ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞ΕΔ৔߹ɼRazor ʹΑͬͯ Shadow Latch ͷαϯϓϧ࣌఺ʹ͓͍ͯ TF ͕. ͜ͷΑ͏ʹϓϦνϟʔδಈ࡞ͷ΋ͱͰ͸ Shadow Latch. ‫ݕ‬ग़͞ΕɼΞʔΩςΫνϟɾϨϕϧͷख๏ʹΑͬͯ TF. ͕ϩδοΫͷਖ਼͍݁͠ՌΛαϯϓϦϯά͢Δ͜ͱ͕อূ͞. ͔Βͷճ෮͕ߦΘΕΔɽ͕ͨͬͯ͜͠ͷ৔߹ʹ࣍αΠ. Εͳ͍ɽ͢ͳΘͪϓϦνϟʔδಈ࡞͕ TF ΛϚεΫͯ͠͠. ΫϧͷධՁͷͨΊʹଈ࠲ʹϓϦνϟʔδΛߦ͏ඞཁ͸. ·͏ͨΊɼRazor ʹΑͬͯ΋ TF Λ‫ݕ‬ग़Ͱ͖ͳ͍ͱ͍͏໰. ͳ͍ɽ. ୊͕͋Δɽ. 4. ఏҊख๏. • ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Εͳ͍৔߹ɼShadow Latch ͷαϯϓϧ࣌఺Ͱ Main FF ͕αϯϓϧͨ͠஋͕ ਖ਼͍͜͠ͱ͕อূ͞ΕΔɽҰํϏοτɾϥΠϯ͸σΟ. ຊઅͰ͸ɼϓϦνϟʔδ৴߸ͷ੍‫ʹޚ‬Αͬͯ SRAM ʹ. ενϟʔδ͞Ε͍ͯͳ͍ͨΊɼϓϦνϟʔδͷඞཁ͕. ର͠ Razor ʹΑΔ TF ‫ݕ‬ग़ͷద༻ΛՄೳʹ͢Δख๏ΛఏҊ. ͳ͘ɼͦͷ··࣍αΠΫϧͷධՁΛ։࢝͢Δ͜ͱ͕Ͱ. ͢ΔɽຊఏҊʹΑͬͯɼSRAM ͷಡग़͠ʹ͓͚Δ࠷େ஗Ԇ. ͖Δɽ. ੍໿Λେ෯ʹ؇࿨͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ. Ҏ্͔ΒɼMain FF ͷαϯϓϧ࣌఺ͰϏοτɾϥΠϯ͕ σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯΕ͹ଈ࠲ʹϓϦνϟʔδ͠ɼͦ͏. 4.1 ఏҊ. Ͱͳ͚Ε͹ϓϦνϟʔδΛ͠ͳ͍Α͏ʹ੍‫͢ޚ‬Δ͜ͱʹ. ఏҊख๏͸ɼMain Latch ͷαϯϓϦϯά࣌఺ͰɼSRAM. ΑͬͯɼRazor ͷద༻͕ՄೳʹͳΔɽ͜ͷ੍‫ޚ‬͸Ϗοτɾ. ͷ֤ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯΔ͔൱͔ʹ. ϥΠϯ஋Λ੍‫ޚ‬৴߸ͱͯ͠ϓϦνϟʔδ৴߸ͷήʔςΟϯ. ΑͬͯɼϓϦνϟʔδΛҎԼͷΑ͏ʹ੍‫͢ޚ‬Δ΋ͷͰ͋Δɽ. άΛߦ͑͹Α͍ɽ. • ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯΔ৔߹ɼϓ ϦνϟʔδΛߦ͏ɽ. • ϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯͳ͍৔߹ɼ ϓϦνϟʔδΛߦΘͳ͍ɽ ͜ͷఏҊख๏͕ Razor ͷద༻ΛՄೳʹ͢Δ͜ͱΛɼMain. Latch ͷαϯϓϦϯά࣌఺ͰͷϏοτɾϥΠϯͷධՁͱɼ. ճ࿏ߏ੒ ਤ 8 ʹఏҊख๏ͷճ࿏ߏ੒Λࣔ͢ɽಉਤʢࠨʣͷճ࿏ʹ ରͯ͠ɼಉਤʢӈʣ͸ Razor ͷ TF ‫ݕ‬ग़‫ߏػ‬Λ෇Ճ͠ɼಡ Έग़͠஋ʹԠͨ͡ϓϦνϟʔδ৴߸ͷ੍‫ޚ‬ͷͨΊͷήʔτ ͕෇Ճ͞Ε͍ͯΔɽ ͳ͓ɼಉਤ͸࿦ཧతͳߏ੒Λද͢΋ͷͰ͋Γɼճ࿏࣮૷. ಡग़͠ର৅ͷϝϞϦɾηϧͷ஋ͱͷ૊Έ߹Θͤ͝ͱʹઆ໌. ʹ͓͍ͯ͸ͳΔ΂͘໘ੵ͕গͳ͘ͳΔΑ͏ʹ࣮૷͢Δඞཁ. ͢Δɽ. ͕͋ΔɽFF ΋͘͠͸ϥον͸ɼೖྗͷભҠ͕‫ݶ‬ఆ͞Εͯ. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. 5.

(6) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. ͍Δ৔߹ɼμΠφϛοΫɾϩδοΫʹΑͬͯ୅༻͢Δ͜ͱ ͕Ͱ͖ɼτϥϯδελ਺Λେ෯ʹ࡟‫͢ݮ‬Δ͜ͱ͕ՄೳͰ͋ Δ [10]ɽ ܵ‫ܣ‬. ͜ͷ͜ͱΛར༻ͯ͠τϥϯδελ਺Λ཈͑ͨճ࿏࣮૷Λ ਤ 9 ʹࣔ͢ɽಉਤʹ͸ਤ 8 ͷ֤‫ػ‬ೳͱͷେ·͔ͳରԠΛࣔ. ‫ݐݑ݋ܦ‬. ‫ܦ‬. ͍ͯ͠Δɽͨͩ͠ Main FF ΍ Shadow Latch ͷ‫ػ‬ೳ͸ͦΕ. ݄ܲܿ݃. ͧΕʹ෼ࢄ͞Ε͍ͯΔͨΊɼͦΕΒͷରԠ͸͍ࣔͯ͠ͳ͍ɽ ‫ܮܤ‬. ྫ͑͹ɼಉਤͷηϯεɾΞϯϓ෦෼ͷ࠷΋ೖྗʹ͍ۙΠ ϯόʔλ͸ɼग़ྗ͕ high Ͱ͋Ε͹ɼͦΕΛϓϦνϟʔδ‫ظ‬ 吮呁吘吺呎吏 ไ ᚚ. ؒͷؒೖྗ͔Β੾Γ཭ͯ͠อ࣋Ͱ͖Δɽ͜Ε͸ɼΠϯόʔ λͷग़ྗϊʔυͱ‫ݩ‬ʑ͋Δ nMOS ͷؒʹ෇Ճ͞Εͨ nMOS ʹΑΔ΋ͷͰ͋Δɽ͜ͷ nMOS ͸ϓϦνϟʔδ੍‫ޚ‬৴߸Ͱ ͋Δ N P chg Λήʔτೖྗͱ͓ͯ͠ΓɼN P chg ͕ low ͷ ‫ؒظ‬ɼ͢ͳΘͪϓϦνϟʔδ‫͚͓ʹؒظ‬ΔΠϯόʔλͷग़. ܵ‫ܣ‬. ݉ܽ݅݊. ‫ܦ‬. ‫ݐݑ݋ܦ‬ ‫ݎ݋ݎݎܧ‬. ‫ݓ݋݄݀ܽݏ‬. ྗ஋͕ϏοτɾϥΠϯͷϓϦνϟʔδʹ൐ͬͯ low ʹͳͬ. ݄ܲܿ݃. 䝍䜲䝭䞁䜾䞉䝣䜷䞊䝹䝖᳨ฟ. ͯ͠·͏͜ͱΛ๷͍Ͱ͍Δɽ ·ͨɼμΠφϛοΫɾϩδοΫʹΑΔ஋อ࣋ͷ෦෼͸ɼ. Main FF ͷαϯϓϦϯά࣌఺ͰͷϏοτɾϥΠϯঢ়ଶͷ‫ه‬. ਤ8. ʢ্ʣSRAM ͷηϯεɾΞϯϓपลճ࿏ɼʢԼʣఏҊख๏Λద ༻ͨ͠ճ࿏. Աʹ༻͍ΒΕ͍ͯΔɽMain FF ͷαϯϓϦϯά࣌఺ʹ͓͍ ͯϏοτɾϥΠϯ͕σΟενϟʔδ͞Ε͍ͯͳ͍ͱ͖ɼ͜ ‫ܮܤ‬. ͷμΠφϛοΫɾϩδοΫͷग़ྗϊʔυ͸σΟενϟʔ δ͞ΕΔɽͦͷ‫ޙ‬ϏοτɾϥΠϯͷిҐ͕Լ͕ͬͨͱͯ͠. 䝉䞁䝇䞉䜰䞁䝥. ΋࠶ͼग़ྗϊʔυͷిҐ͕ high ʹ໭Δ͜ͱ͸ͳ͍ͨΊɼ. ܵ‫ܧܣ‬. Main FF ͷαϯϓϦϯά࣌఺ʹ͓͍ͯͷϏοτɾϥΠϯͷ. ‫ܦ‬. ঢ়ଶΛอ࣋Ͱ͖͍ͯΔͱ‫͑ݴ‬Δɽ. ‫ݐݑ݋ܦ‬. ݄ܰܲܿ݃. TF ‫ݕ‬ग़෦෼Ͱ͸ɼμΠφϛοΫɾϩδοΫʹΑΔϥο. 吮呁吘吺呎吏 ไ ᚚ. νͷ෦෼Ͱ‫ه‬Ա͞Ε͍ͯΔ Main FF ͷαϯϓϦϯά஋ͱɼ ηϯεɾΞϯϓ͕༩͑ΔϏοτɾϥΠϯ஋ͱΛೖྗͱ͠ɼ. Error ৴߸ͷධՁΛߦ͍ͬͯΔɽ ·ͨɼಉਤʹ໌͍ࣔͯ͠ͳ͍͕ɼDout ͱ Error ͸ͱ΋ʹ. ‫ݎ݋ݎݎܧ‬. 咥咗 ᳨ ฟ ݄ܲܿ݃. ϓϦνϟʔδ͞ΕΔඞཁ͕͋Δɽͨͩ͜͠ΕΒ͸ଞͷϏο τɾϥΠϯͱ‫ڞ‬༗͢ΔͨΊɼඞͣ͠΋ϏοτɾϥΠϯ͝ͱ. 䝎䜲䝘䝭䝑䜽䞉䝻䝆䝑䜽䛻䜘䜛್ಖᣢ. ʹ pMOS ͕ඞཁͱͳΔ΋ͷͰ͸ͳ͍ɽ ಉਤͷ࣮૷ʹ͓͍ͯ͸ɼμΠφϛοΫɾϩδοΫʹΑΔ ϥον‫ػ‬ೳͷ୅༻ʹΑͬͯಉ༷ʹল໘ੵԽ͞Εͨηϯεɾ ΞϯϓΛϕʔεͱͯ͠ɼτϥϯδελ਺Λ 3.5 ഒͷ૿Ճʹ. ਤ 9 ఏҊख๏ͷճ࿏࣮૷. ·Ͱ཈͑Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ ࠷େ஗Ԇ੍໿ͷ؇࿨ ఏҊख๏Λద༻ͨ͠ SRAM ΞΫηεεςʔδͷ t-diagram. ͋ Δ ɽͦ ͷ ࠷ େ ஗ Ԇ ੍ ໿ ͸ (1.0 − β)τ /0.5 εςʔδ ʹ. 0.5τ /0.5 εςʔδ Ͱ͋Δɽ. Λਤ 10 ʹࣔ͢ɽ͜͜ͰͷධՁ͸ϫʔυɾϥΠϯ͕Ξαʔ. ҰํɼఏҊख๏Λద༻ͨ͠ਤ 10(ӈ) Ͱ͸ɼTF ͱͯ͠ॲ. τ͞Ε͔ͯΒɺσΟενϟʔδ͕‫ྃ͢׬‬Δ·Ͱͱ͢Δɽͭ. ཧͰ͖Δ‫ݶ‬ք·Ͱ࠷େ஗Ԇ੍໿Λ؇࿨͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ. ·Γ৴߸ͷ఻ୡΛද͢໼ҹͷɼ։࢝఺͸σίʔμʹΑΔ. εςʔδͷ࠷େ஗ԆʹରԠ͢Δ 45˃ͷ੺ઢ͕‫ݕ‬ग़΢Οϯ. ϫʔυɾϥΠϯͷΞαʔτͷ։࢝Λද͠ɼऴண఺͸σΟε. υ΢ͷԼ୺·Ͱʹ౸ண͢Ε͹ TF ͱͯ͠ॲཧ͢Δ͜ͱ͕Ͱ. νϟʔδ͕ͳ͞ΕΔ৔߹͸σΟενϟʔδͷ‫ྃ׬‬Λද͢ɽ. ͖ΔͨΊɼαΠΫϧɾλΠϜʹର͢Δ‫ݕ‬ग़΢Οϯυ΢ͷׂ. σΟενϟʔδ͕ͳ͞Εͳ͍࣌ʹ͸໼ҹ͸ਫฏͰ͋Δɽ·. ߹Λ α ͱ͢Δͱɼ࠷େ஗Ԇ੍໿͸ (0.5 + α)τ /0.5 εςʔδ. ͨɼ1 प‫͚͓ʹظ‬ΔϓϦνϟʔδ‫ؒظ‬ͷׂ߹ β Λ 0.5 ͱ͠. ͱͳΔɽԾʹ α = 0.5 ͱ͢ΔͱɼಉਤͰࣔ͞ΕΔΑ͏ʹɼ. ͍ͯΔɽ. ΫϩοΫप೾਺Λ࠷େ 2.0 ഒ·ͰҾ্͖͛Δ͜ͱ͕Մೳͱ. ਤ 10(ࠨ) ͸ ɼఏ Ҋ ख ๏ ద ༻ લ ͷ ճ ࿏ ͷ t-diagram Ͱ. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. ͳΔɽ. 6.

(7) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. 1.0[V]. ൈ ʹǤͲ. ݈ܿ݇. ܹ‫Ͳܮ‬ǡ ܹ‫ͳܮ‬. ݄ܲܿ݃. 250[ps]. 1.00V 0.90V 0.85V 0.80V. ‫ܮܤ‬. ݄ܰܲܿ݃ ‫ݐݑ݋ܦ‬. ‫ݎ݋ݎݎܧ‬. ਤ 12 SPICE γϛϡϨʔγϣϯ೾‫ܗ‬ɽαΠΫϧλΠϜ:250[ps]ɼԹ ౓:55[ˆ]ɽ ਤ 10. SRAM ͷ t-diagramɿ ʢࠨʣఏҊख๏ద༻લ ɼ ʢӈʣఏҊख๏ద ༻‫ޙ‬. 5.3 ݁Ռ ਤ 12 ͸ SPICE γϛϡϨʔγϣϯʹΑΔ݁ՌͰ͋Δɽ͜ ද 1 ධՁʹ༻͍ͨιϑτ΢ΣΞ‫ڥ؀‬. ͜ͰɼW L0ɼW L1 ͸ͦΕͧΕϝϞϦɾηϧ 0 ͱ 1 ͷΞΫ. ճ࿏ɾϨΠΞ΢τΤσΟλ. Virtuoso Version IC6.1.5 ISR15. RC நग़. Calibre xACT3D Version 2012.3.31 26. γϛϡϨʔγϣϯ. HSPICE Version H-2013.03. ϓϦνϟʔδ৴߸ɼBL ͸ϏοτɾϥΠϯɼN P chg ͸ήʔ. ϥΠϒϥϦ. FreePDK45nm [11]. ςΟϯά‫ޙ‬ͷϓϦνϟʔδ৴߸ɼDout ͱ Error ͸ਤ 11 Ͱ. ηεɾτϥϯδελΛ੍‫͢ޚ‬ΔϫʔυϥΠϯ৴߸ɼP chg ͸. ද͞ΕΔΑ͏ʹͦΕͧΕಡΈग़͠஋ͷग़ྗͱ TF ‫ݕ‬ग़৴߸ Ͱ͋Δɽ͜ΕΒͷ৴߸೾‫͕ܗ‬ɼి‫ిݯ‬ѹͷҟͳΔ৔߹ʹͭ ݄ܲܿ݃. ͍ͯॏͶͯදࣔ͞Ε͍ͯΔɽ. ‫݁݊݅ܮݐ݅ܤ‬ ‫ܮ ʹܯ‬Τܵ ൌ ͹Ͳ݊݉Τ͹Ͳ݊݉ ൈ ʹͳǤ͸ߤ݉. ܹ‫Ͳܮ‬. ܹ‫ͳܮ‬. AMP. ܹ‫݅ܮ‬. ‫ݐݑ݋ܦ‬ ‫ݎ݋ݎݎܧ‬. ‫݁݊݅ܮݐ݅ܤ‬ ‫݁ܿ݊ܽݐ݅ܿܽ݌ܽܥ‬ሺͶǤ͸݂‫ܨ‬ሻ. ࠷ॳͷप‫Ͱظ‬͸ W L0 ͕Ξαʔτ͞ΕɼϝϞϦɾηϧ 0 ͕ಡΈग़͞ΕΔɽͲͷి‫ిݯ‬ѹ৚݅ʹ͓͍ͯ΋ɼP chg ͕. high ʹͳ͔ͬͯΒϏοτɾϥΠϯ͕؇΍͔ʹσΟενϟʔ δ͞Ε͸͡Ί͍ͯΔ͜ͱ͕‫ͯݟ‬औΕΔɽి‫ిݯ‬ѹ͕ 0.85[V]. ͳ͸݉݁݉‫ݏ݈݈݁ܿݕݎ݋‬. ਤ 11 SPICE γϛϡϨʔγϣϯ༻ճ࿏. ΑΓߴ͍ঢ়ଶͰ͸ɼಡΈग़͠͸໰୊ͳ͘ߦΘΕ͍ͯΔɽҰ ํి‫ిݯ‬ѹ͕ 0.80[V] ͷঢ়ଶͰ͸ɼಡΈग़͠σʔλͷ৴߸. Dout ͸ᮢ஋ۙ͘ʹ͋Γɼ͜ΕΑΓ௿͍ి‫ిݯ‬ѹͷ‫ڥ؀‬Լʹ ͓͍ͯ TF ͕ൃੜ͢Δ֬཰͸ߴ͍ͱ͍͑Δɽ͔͜͠͠ͷͱ. 5. ධՁ 4 અͰड़΂ͨఏҊख๏ʹରͯ͠ɼSPICE γϛϡϨʔγϣ ϯʹΑͬͯಈ࡞֬ೝΛߦͬͨɽ. ͖Τϥʔ৴߸ Error ͕Ξαʔτ͞ΕɼTF Λ‫ݕ‬ग़͢Δ͜ͱ ͕Ͱ͖͍ͯΔɽ࣮ࡍ͸ TF ͕‫ݕ‬ग़͞Εͨ৔߹͸ TF ͔Βͷ ճ෮ॲཧΛߦ͏͜ͱʹͳΔɽ ࣍ͷप‫Ͱظ‬͸ɼW L1 ͕Ξαʔτ͞ΕɼϝϞϦɾηϧ 1 ͕ಡΈग़͞ΕΔɽ͜ͷͱ͖͸ BL ͷσΟενϟʔδ͸‫͜ى‬. 5.1 ධՁ‫ڥ؀‬ ද 1 ʹධՁʹ༻͍ͨιϑτ΢ΣΞͱςΫϊϩδɾϥΠϒ ϥϦΛࣔ͢ɽ. Βͳ͍ɽP chg ͕ low ʹͳΔλΠϛϯάͰɼN P chg ͸ήʔ ςΟϯά͞Εͯ high ͷ··Ͱ͋ΓɼධՁ͕‫ܧ‬ଓ͍ͯ͠Δɽ ࣍ͷप‫ظ‬ͷ։࢝·Ͱʹ BL ͸σΟενϟʔδ͞Εͳ͔ͬͨ ͨΊɼTF ͸ൃੜ͍ͯ͠ͳ͍ɽ·ͨɼBL ͸ిҐ͕ high Ϩ. 5.2 ධՁखॱ ਤ 11 ʹࣔ͢ճ࿏Λ༻͍ͯධՁΛߦ͏ɽ ϏοτɾϥΠϯʹରͯ͠ϝϞϦɾηϧ 16 ‫ͱݸ‬ɼ 4.6f [F ] ͷ഑ઢ༰ྔΛ෇Ճ͢Δɽ഑ઢ༰ྔʹ͍ͭͯ͸ɼಉ‫ن‬໛ͷϨ. ϕϧʹ͋ΔͷͰɼධՁΛߦ͏͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ. 6. ·ͱΊͱࠓ‫ޙ‬ͷ՝୊ ຊߘͰ͸ɼμΠφϛοΫɾϩδοΫʹΑ࣮ͬͯ૷͞Εͨ. δελɾϑΝΠϧͷϨΠΞ΢τઃ‫ܭ‬σʔλ͔Βநग़Λߦ͍ɼ. SRAM ͷಡग़͠ʹରͯ͠ɼϓϦνϟʔδ৴߸ͷ੍‫ʹޚ‬Αͬ. ϏοτɾϥΠϯ͢΂ͯʹ͍ͭͯฏ‫ۉ‬ΛͱΔ͜ͱͰࢉग़ͨ͠ɽ. ͯ Razor Λద༻͠ɼ࠷େ஗Ԇ੍໿Λ؇࿨͢Δख๏ͷఏҊͱ. ϝϞϦɾηϧ 0 ͱ 1 ʹ͋Β͔͡Ί 0, 1 Λॻ͖ࠐΈɼి‫ݯ‬. ͦͷಈ࡞֬ೝΛߦͬͨɽࠓ‫ޙ‬͸ɼਖ਼ৗͳ݁Ռ͕ಘΒΕΔಈ. ిѹΛมಈͤͭͭ͞ʢ1.00[V]ɼ0.90[V]ɼ0.85[V]ɼ0.80[V]ʣ ɼ. ࡞৚݅ͷൣғͱɼΤϥʔ͕ग़ྗ͞ΕΔಈ࡞৚݅ͷൣғͷॏ. ަ‫ʹޓ‬ಡग़͠ΞΫηεΛߦͬͨɽ. ͳΓΛे෼খ͘͢͞ΔΑ͏ʹճ࿏ͷ࠷దԽΛߦ͍ɼఏҊख. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. 7.

(8) Vol.2014-ARC-210 No.18 Vol.2014-OS-129 No.18 2014/5/15. ৘ใॲཧֶձ‫ڀݚ‬ใࠂ IPSJ SIG Technical Report. ๏Λద༻ͨ͠ϨδελɾϑΝΠϧͷੑೳ޲্ʹ͍ͭͯධՁ ͢Δɽ·ͨɼυϛϊͷΑ͏ͳଟஈͷμΠφϛοΫɾϩδο Ϋʹରͯ͠ຊߘͰఏҊͨ͠ख๏Λద༻͢Δࡍʹൃੜ͢Δ໘ ੵ૿ՃΛ௿‫͢ݮ‬Δख๏ͷߟ࡯Λߦ͏ɽ. [11] [12]. University, N. C. S.: NCSU EDA Wiki. http://www. eda.ncsu.edu/wiki/NCSU_EDA_Wiki. Ashish, S., Dennis, S. and David, B.: Statistical Analysis and Optimization for VLSI: Timing and Power, ISBN: 9780-387-25738-9 (2005).. ँࣙ ϨδελɾϑΝΠϧͷ഑ઢ༰ྔͷநग़ʹ͓͍ͯɼ Ԙ୩ ྄ଠ ॿ‫ݹ໊( ڭ‬԰େֶେֶӃɾ޻ֶ‫ڀݚ‬Պ) ʹσʔλ Λ͍͍ͨͩͨɽ͜ͷ৔Λ͓आΓͯ͠‫ँײ‬ਃ্͛͠Δɽ ຊ‫ڀݚ‬ͷҰ෦͸ɼJST CRESTʮσΟϖϯμϒϧ VLSI γ εςϜͷ‫ج‬൫ٕज़ʯʮΞʔΩςΫνϟͱ‫ࣜܗ‬త‫ʹূݕ‬ΑΔ ௒σΟϖϯμϒϧ VLSIʯ ɼ͓ΑͼՊֶ‫ڀݚ‬අิॿۚ‫ج‬൫‫ݚ‬ ‫( ڀ‬B)ɾ26280012ʮϨδϦΤϯεࢦ޲ίϯϐϡʔλγες Ϝʹؔ͢Δ‫ڀݚ‬ʯͷࢧԉʹΑΓߦΘΕͨɽ·ͨɼຊ‫ڀݚ‬ͷ Ұ෦͸౦‫ژ‬େֶେ‫ن‬໛ूੵγεςϜઃ‫ڭܭ‬ҭ‫ڀݚ‬ηϯλʔ Λ௨͠ɼγϊϓγε‫ࣜג‬ձࣾɼ೔ຊέΠσϯε‫ࣜג‬ձࣾɼ ϝϯλʔ‫ࣜג‬ձࣾͷ‫ߦͰྗڠ‬ΘΕͨ΋ͷͰ͋Δɽ ࢀߟจ‫ݙ‬ [1]. [2]. [3]. [4]. [5]. [6]. [7]. [8]. [9]. [10]. ฏຊढ़࿠, ஛಺ܿ, ੢ాজஉ: MOS τϥϯδελͷεέʔ Ϧϯάʹ൐͏ಛੑ͹Β͖ͭ, ిࢠ৘ใ௨৴ֶձࢽ, Vol. 92, No. 6 (2009). D.Ernst, N.Kim, S.Das, S.Pant, T.Pham, R.Rao, C.Ziesler, D.Blaauw, T.Austin and T.Mudge: Razor: A Low-Power Pipeline Based on Circuit-Level Timing Speculation, Int’l Symp. on Microarchitecture (MICRO), pp. 7–18 (2003). Blaauw, D., Kalaiselvan, S., Lai, K., Ma, W.-H., Pant, S., Tokunaga, C., Das, S. and Bull, D.: Razor II: In Situ Error Detection and Correction for PVT and SER Tolerance, Int’l Symp. on Solid-State Circuits Conference (ISSCC), pp. 32 – 48 (2008). Bull, D., Das, S., Shivshankar, K., Dasika, G., Flautner, K. and Blaauw, D.: A power-efﬁcient 32b ARM ISA processor using timing-error detection and correction for transient-error tolerance and adaptation to PVT variation, Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (ISSCC), 2010 IEEE International, pp. 284 –285 (2010). Mallik, A., Cosgrove, J., Dick, R. P., Memik, G. and Dinda, P.: PICSEL: Measuring User-Perceived Performance to Control Dynamic Frequency Scaling, Int’l Conf. on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS), pp. 70–79 (2008). ‫ت‬ଟ‫و‬৴, Ԙ୩྄ଠ, ‫ޒ‬ౡਖ਼༟, ࡔҪमҰ: λΠϛϯά੍໿ Λ؇࿨͢ΔΫϩοΩϯάํࣜ, ઌਐత‫جࢉܭ‬൫γϯϙδ΢ Ϝ SACSIS, pp. 347–354 (2010). ‫ޒ‬ౡਖ਼༟, ૔ా੒‫ݾ‬, Ԙ୩྄ଠ, ࡔҪमҰ: λΠϛϯάɾ ϑΥʔϧτ଱ੑΛ࣋ͭ Out-of-Order ϓϩηοα, ৘ใॲཧ ֶձ࿦จࢽɿίϯϐϡʔςΟϯάγεςϜ, Vol. 53, No. 41, pp. 17–30 (2012). Chang, L., Fried, D. M., Hergenrother, J., Sleight, J. W., Dennard, R. H., Montoye, R. K., Sekaric, L., McNab, S. J., Topol, A. W., Adams, C. D., Guarini, K. W. and Haensch, W.: Stable SRAM cell design for the 32 nm node and beyond, VLSI Technology, 2005. Digest of Technical Papers. 2005 Symposium on, pp. 128–129 (2005). ID: 1. Kumar, R. and Hinton, G.: A family of 45nm IA processors, Solid-State Circuits Conference - Digest of Technical Papers, 2009. ISSCC 2009. IEEE International, pp. 58–59 (2009). ID: 1. Harris, D.: Skew-tolerant Circuit Design, Morgan Kaufmann Publishers, pp. 12–14 (2001).. ⓒ 2014 Information Processing Society of Japan. 8.

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