3次元オンチップネットワーク（3D NoCs）はマルチコアシステムでの応用がますます広がっており、その核心的価値はシステムの拡張性を大幅に向上させることにあります。シリコン貫通ビア（TSV）はオンチップネットワークの層間垂直接続を実現するための重要技術です。しかし、TSVを基盤とした層間インターコネクトは、製造欠陥、デバイスの老朽化その他の要因により故障が生じやすく、システムの信頼性に深刻な影響を及ぼします。これらの問題に対応するため、特にチップレットアーキテクチャの3Dオンチップネットワーク環境においては、TSV故障状態下でもシステムの安定した動作を保証する高い堅牢性を持つフォールトトレラント機構の構築が急務です。本稿では、混合冗長化とシリアライゼーション手法に基づくHyRASと呼ばれる新しいフォールトトレラントアーキテクチャを提案し、垂直リンクで永久故障が発生した場合でもオンチップネットワークの通信信頼性を維持することを目的としています。このアーキテクチャは二つの協調動作するフォールトトレラント機構を融合しています。第一に、共有TSV資源を再利用する軽量な空間的冗長化戦略により、単一独立故障による性能低下を緩和します。第二に、大規模かつ深刻な故障シナリオに対して、適応的シリアル伝送機構を導入し、残存する正常リンクを効率的にスケジューリングしてネットワークの全体的な接続性を維持します。合成トラフィックモデルと実アプリケーション負荷を用いた全機能シミュレーション実験を通じて提案アーキテクチャの性能を総合的に検証しました。実験結果は、既存の主流フォールトトレラントソリューションと比較して、大規模な欠陥クラスターが存在する実負荷環境下でHyRASアーキテクチャのネットワークスループットが最大28.2%向上し、ハードウェアオーバーヘッドは制御可能であり、従来の冗長ルーティングアーキテクチャに比べてチップ面積オーバーヘッドは14.53%、消費電力オーバーヘッドは8.87%の増加にとどまることを示しています。

3次元オンチップネットワーク;シリコン貫通ビア;冗長化;フォールトトレランス