面向商业航天卫星成本效益的三模冗余软错误防护技术：近似计算的实践

来源：电子与信息学报杂志2024年第5期北京时间：

作者：李炎, 胡岳鸣, 曾晓洋

单位：复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室 上海 201203

摘要：三模冗余(TMR)作为如今集成电路可靠性领域中最为常用且有效的软错误加固技术，在满足高容错要求之时，不可避免地牺牲了庞大的硬件损耗。为实现面积、功耗等硬件性能和容错电路加固能力的折中考虑，适应低成本高可靠性加固的时代需求，针对基于近似计算的三模冗余加固技术(ATMR)进行研究，该文提出一种基于近似门单元(ApxLib)的动态调整多目标优化框架(ApxLib+DAMOO)。首先，其基本优化框架采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)实现， 通过极性分析与预创建的近似库对电路实现快速近似。随后，该框架提出动态概率调整和极性扩张两种创新机制，根据可测性分析对遗传算法中门单元的突变概率进行动态更新，对双向门单元进行定向识别和重构，以实现寻优效率和寻优效果的双重优化。实验结果表明，该文提出的优化框架与传统NSGA-II相比，在相同硬件损耗下可实现最大10%～20%的额外软错误率(SER)降低，且其执行时间平均降低18.7%。

关键词：容软错误加固, 三模冗余, 近似计算, 多目标优化

基金资助：国家自然科学基金(62204045)，上海市浦江人才计划(22PJD005)