Degradation of integrated circuits due to scaling in FPGAs
Nylund, Toni (2015)
Nylund, Toni
Turun ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015061813578
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015061813578
Tiivistelmä
Mikropiirien valmistusteknologioiden kehityssuunta aina vain pienempiin komponenttikokoihin ja
parantuneeseen suorituskykyyn on johtanut mikropiirien elinkaarien lyhentymiseen. Tätä ilmiötä
on oivallista tutkia Field Programmable Gate Array (FPGA) -piirillä sen nykyaikaistuneiden
kellogeneraatio-ominaisuuksien vuoksi. Mittaamalla tunnettujen logiikkaelementtien viiveitä
sirun eri kohdissa voidaan määrittää sirun rappeutumisen taso sekä sen herkimmät kohdat.
Työssä selvitetään suurimmat rappeutumiseen vaikuttavat tekijät, jotka ovat suoraa seurausta
pienentyneestä komponentti- ja sirukoosta. FPGA-piirien käyttö ja soveltuvuus aiheeseen
perustellaan, ja toimintaa havainnollistetaan. Erilaisten mittausteknologioiden ominaisuuksia
tarkastellaan ja lopuksi verrataan.
Tuloksena luotiin useisiin alan tutkimuksiin perustuva, perus- ja korkeatasoisen tiedon yhdistävä
ja tiivistävä paketti. Työssä myös perusteltiin nykyaikaisille FPGA-piireille sopiva ja tehokas
mittausteknologia, ja syyt miksi perinteinen teknologia ei ole välttämättä käyttökelpoista. Tulos
auttaa havainnoillistamaan nopeiden mikropiirien toimintaa ja miten virheet niissä syntyvät.
parantuneeseen suorituskykyyn on johtanut mikropiirien elinkaarien lyhentymiseen. Tätä ilmiötä
on oivallista tutkia Field Programmable Gate Array (FPGA) -piirillä sen nykyaikaistuneiden
kellogeneraatio-ominaisuuksien vuoksi. Mittaamalla tunnettujen logiikkaelementtien viiveitä
sirun eri kohdissa voidaan määrittää sirun rappeutumisen taso sekä sen herkimmät kohdat.
Työssä selvitetään suurimmat rappeutumiseen vaikuttavat tekijät, jotka ovat suoraa seurausta
pienentyneestä komponentti- ja sirukoosta. FPGA-piirien käyttö ja soveltuvuus aiheeseen
perustellaan, ja toimintaa havainnollistetaan. Erilaisten mittausteknologioiden ominaisuuksia
tarkastellaan ja lopuksi verrataan.
Tuloksena luotiin useisiin alan tutkimuksiin perustuva, perus- ja korkeatasoisen tiedon yhdistävä
ja tiivistävä paketti. Työssä myös perusteltiin nykyaikaisille FPGA-piireille sopiva ja tehokas
mittausteknologia, ja syyt miksi perinteinen teknologia ei ole välttämättä käyttökelpoista. Tulos
auttaa havainnoillistamaan nopeiden mikropiirien toimintaa ja miten virheet niissä syntyvät.