HotPROTON：面向多核系统热感知电迁移分析的体系级框架

《ACM Transactions on Architecture and Code Optimization》：HotPROTON: A System-Level Framework for Thermal-Aware Electromigration Analysis in Manycore Systems

　　

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电迁移（EM）已成为现代多核系统中一个关键的可靠性问题，其驱动因素包括不断增长的功耗密度和热应力。现有的模型和工具通常仅在器件或互连层面进行操作，无法捕捉系统级准确分析所需的空间、时间和架构变化。这一差距在大规模设计中尤为明显，因为局部电流拥塞、动态热分布以及依赖工作负载的电流模式之间的复杂相互作用会共同加速由电迁移引发的失效。为应对这些挑战，我们提出了 HotPROTON——一种将基于物理的电迁移建模与系统级热分布和依赖工作负载的电流特性相结合的整体方法。HotPROTON 是首个面向多核架构的完整基于物理的系统级电迁移分析框架。它紧密集成了 HotSniper（一种多核热与功耗模拟器）与 PROTON（一种基于物理的电迁移应力分析工具），实现了从工作负载执行到材料退化的全栈评估。重要的是，HotPROTON 纳入了温度感知的电迁移应力评估，其中热变化直接影响应力计算，从而用基于物理的退化方法取代了传统的经验模型。该框架引入了一个新颖的电源分配网络（PDN）生成模块，将模拟输出映射为物理上准确的 PDN 模型，从而实现瞬态感知的核心级分析。此外，所提出的工具用基于物理的失效时间（TTF）计算取代了经验模型，以确定相应的架构可靠性指标，即 R 值。使用 PARSEC 基准在多核系统上进行的实验验证表明，该框架能够准确预测各种工作负载场景下的可靠性极限和 R 值演变。

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