16、纳米架构的可靠性权衡评估

纳米架构的可靠性权衡评估

1. 利用 NANOLAB 进行布尔网络可靠性分析

1.1 与 NAND 门相关的可靠性和熵测量

1.1.1 不同输入分布下 NAND 门的熵

NAND 门输出的概率分布是不对称的，因为只有一种输入组合会使输出为逻辑低。通过观察不同 KT 值下单个 NAND 门在不同输入分布时的熵曲线（如图 6.9(a)），可以发现：
- 当输入均匀分布时，熵较低。
- 随着 KT 值升高，无论是均匀还是非均匀概率分布，熵都会增加，逻辑裕度（处于有效能量配置的概率）会降低。当热能量等于逻辑能量（KT = 1）时，均匀分布情况下的熵值更低，意味着逻辑裕度更好。

1.1.2 不同阶 CTMR 配置下 NAND 门的熵

在输入均匀分布时，不同阶 NAND CTMR 配置在不同 KT 值下的熵曲线如图 6.9(b)所示：
- 较低热能量水平下，0 阶 CTMR（TMR）的熵值较高，即逻辑裕度小于 1 阶 CTMR。
- 在 KT = 0.5 时，两者的熵值几乎收敛，此时 CTMR 配置输出的逻辑裕度变得不显著，计算变得不可预测。
- 2 阶 CTMR 在 KT 值为 0.25 时熵急剧上升，表明其降低了计算的可靠性，这说明每个架构配置都有可靠性/冗余权衡点，超过这些点增加冗余水平，架构的可靠性要么保持不变，要么变差。

当输入以 0.8 的概率为逻辑高时（如图 6.9(c)），2 阶 CTMR 降低了系统的可靠性，但比 0 阶 CTMR 配置要好。这表明布尔网络输入处不同的能量分布可能导致不同的可靠性 - 冗余权衡点。而且在较低 KT 值下，熵值比输入均匀分布