Ambrosia: Cross-layer Modeling and Mitigation of Aging Effects in Embedded Systems

• Antragsteller: Professor Mehdi B. Tahoori, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227646480

Durch die kontinuierliche Skalierung der CMOS VLSI-Technologien werden eingebettete Systeme immer anfälliger für zahlreiche Alterungseffekte. Dazu zählt die Elektromigration, der Durchbruch von Dielektrika sowie die Transistoralterung, die durch Negative und Postive Bias Temperatur Instabilität und Hot Carrier Injection hervorgerufen wird. Diese Effekte können die Signallaufzeiten signifikant erhöhen, was zu mehr Timing-Fehlern im Betrieb und schlussendlich einem schnelleren Verschleiß führt. Gegenwärtige Ansätze um die Alterungseffekte zu minimieren kommen aus vielen Bereichen, wobei der Fokus zumeist auf der Schaltungsebene liegt und nur wenige Techniken in höheren Design-Ebenen angesiedelt sind. In diesem Projekt wollen wir zahlreiche umfassende Techniken entwickeln um die diversen Alterungseffekte auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen von der Schaltungs- bis hin zur Softwarebene akkurat zu modellieren. Mit Hilfe dieser Infrastruktur, die mit vorhandenen Leistungsund Energie-Modellen kombiniert wird, wollen wir effiziente Methoden zur Alterungsminimierung entwickeln. Dabei werden wir statische Ansätze und dynamische Techniken zur Systemanpassung während der Laufzeit kombinieren um Lebensdauer, Leistung und Energieverbrauch zu balancieren. Dieser umfassende Ansatz wird es uns erlauben, die Betriebsdauer eingebetteter System zu maximieren während die Nachteile auf Seiten der Kosten, der Leistung und des Energieverbrauchs minimal sind.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1500: Entwurf und Architekturen verlässlicher Eingebetteter Systeme