基于异质时空图学习的面向可靠性的数字集成电路多类故障注入加速

《Micromachines》:Reliability-Oriented Multi-Class Fault-Injection Acceleration for Digital Integrated Circuits via Heterogeneous Spatio-Temporal Graph Learning

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月05日 来源:Micromachines 3.5

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数字集成电路的流片前可靠性分析依赖于故障注入活动,以表征单粒子翻转如何传播为不同的系统级结果。穷举门级注入成本高昂,而大多数基于学习的加速器将故障表现折叠为单一的二元标签,因此对可靠性诊断和后续分析的支持有限。我们提出了一种面向可靠性的缩减活动框架,用于预测固定电路/工作负载活动中被省略的触发器(FF)级案例的监控定义结果类型。对于每个电路,Cadence Xcelium 首先执行 SA0/SA1 筛选,当至少一种固定型故障极性产生监控到的故障时,保留该触发器。在生成的瞬态活动中,FeatureCoverage 利用结构属性和无故障活动统计来选择 FF-时间案例,而不读取它们的瞬态故障结果。随后,HSTGNN 结合同一无故障波形中的 60 周期 FF 逻辑值窗口、网表衍生的 FF-FF 拓扑和门路径属性以及模块层次结构,预测五种结果:C0 无错误、C1 结果错误、C2 异常错误、C3 超时错误和 C4 安全错误。在 I2C、SPI、FIFO 和 RISC-V 基准测试上,在 70% 的标注故障注入预算下(包括 60% 的训练案例和 10% 的验证案例),HSTGNN 在超过 38,000 个保留的 FF-时间案例上实现了 81.2% 至 99.0% 的宏 F1 分数。在所有评估的电路中,FeatureCoverage 在所有四种无标签分割策略上也获得了最高的宏 F1 分数。该框架预测了剩余的 30% 案例,同时保留了二元加速所丢弃的与可靠性相关的结果语义。证据仅限于活动内预测,旨在支持而非取代定量可靠性和诊断覆盖率分析。
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