In-Situ Timing Diagnosis of PDN and Configuration-Upset-Induced Routing Delay Degradation in SRAM-based FPGAs
Notice bibliographique
Résumé
Timing degradation in SRAM-based FPGAs arises from multiple physical mechanisms that manifest differently in the routing fabric, most notably power-distribution-network (PDN) marginality and configuration-induced routing perturbations. While existing in-situ timing monitors can detect delay shifts, they typically provide limited insight into the physical origin, spatial structure, or statistical characteristics of the degradation. This paper presents a scalable in-situ timing diagnosis architecture that enables fine-grained, routing-aware characterization of timing behavior directly within the FPGA fabric during normal operation. The proposed approach combines non-intrusive delay taps placed at routing switch-matrix boundaries with distributed phase-swept delay monitoring elements and centralized statistical analysis. By extracting probabilistic delay distributions rather than binary timing margins, the framework captures both mean delay shifts and timing variability across spatially distributed routing locations. Experimental results obtained on a modern SRAM-based FPGA show that PDN-induced timing degradation produces globally correlated delay shifts with minimal change in variance, whereas routing-induced perturbations exhibit localized, topology-dependent delay growth and increased timing dispersion. Spatial correlation analysis and two-dimensional correlation heatmaps further reveal distinct signatures that enable systematic differentiation between these mechanisms. The presented architecture operates concurrently with an active user design and does not require external instrumentation, radiation sources, or design modification. These results establish a practical foundation for in-situ timing diagnosis, reliability assessment, and architecture-aware timing management in large FPGA-based systems.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».