Machine Learning-Driven Flip-Flop Timing Model and its Application in Resolving Marginal Timing Violations
Notice bibliographique
Résumé
Traditionally, we define a safe operating region for flip-flops using the setup and hold time constraints, with other timing attributes, such as clock-to-Q (C2Q) delay, modelled with the assumption that the flip-flop operates within this region. However, in reality, these constraints and C2Q delay are interdependent, and a conservative approach is taken to define these constraints. Hence, traditional flip-flop models, though safe, hinder optimization and limit overall performance improvement. In this article, we leverage machine learning (ML) techniques to define a safe operating region for a flip-flop, effectively extending the traditional timing space. Specifically, rather than modelling setup and hold times, we develop an ML model that predicts the probability of latching data correctly by a flip-flop. This model considers the overall impact of circuit conditions, such as setup and hold skews, and also accounts for process-induced variations, thus implicitly capturing the dependencies among various parameters missing in the traditional model. Additionally, we propose a second ML-based model to accurately predict the C2Q delay within the extended timing space. Furthermore, we demonstrate the application of these models in resolving marginal timing violations through waivers rather than implementing design modifications. We propose a hierarchical violation waiver framework that enables safely waiving violations. Besides considering latching probability, the violation waiver checks that the timing space extension does not introduce issues for flip-flops that were already operating safely under the timing constraints of the traditional model. We validate the proposed framework on TAU CONTEST’19 benchmark circuits, implemented with 45 nm technology libraries and verified against Monte Carlo SPICE simulations. Results show that marginal violations are effectively filtered with a precision of 100% (i.e., avoiding false positives) and errors in computing C2Q delay are less than 2% compared to the golden SPICE delay computed in the extended timing region.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».