北京时间2022年10月18日，第29届国际高性能计算架构大会（HPCA，International Symposium on High-Performance Computer Architecture）公布论文入选结果。本次大会共收到来自全球顶尖研究机构和高校的论文投稿364篇，其中91篇被录用，录用率仅为25.0%。我系电路与系统研究所汪玉教授、杨华中教授团队与匹兹堡大学Alex K. Jones教授、Intel公司Donald Kline Jr.博士合作的论文“Realizing Extreme Endurance Through Fault-aware Wear Leveling and Improved Tolerance”成功入选，该论文的第一作者为我系助理研究员张江伟博士，通讯作者为汪玉教授，主要合作者还包括电子系博士生王冲和朱振华。
RETROFIT：通过错误感知的磨损均衡、备用行重设计和行内位翻转均衡，相比当前最优方法，存储器寿命提高2.6到16.0倍。
相变存储器 (PCM) 和阻变存储器 (RRAM)以其高密度和高带宽，具有替代传统存储器巨大潜力。然而，PCM 和 RRAM 都受到有限的写入耐久性的影响。磨损均衡 (WL) 技术对于延长这些存储器的寿命和避免出现硬错误至关重要。除了 WL，行备用和针对性的纠错方法可以在出现硬错误后进一步延长寿命。但是，随着制程微缩加剧工艺变化，现有的 WL 技术不足以应对更高的工艺变化。
图1 磨损均衡技术（来自https://www.transcend-info.com/Embedded/Essay-22）
针对上述问题，汪玉教授、杨华中教授团队提出了一种基于错误感知 WL 方法（RETROFIT），以根据行的耐久性强度分配写入频次，并处理行内翻转的不均匀问题。该方法在运行时检测和识别弱行，在过磨损之前保护它们。当备用行完全替换退休行时，RETROFIT重新将退休行转换为一组页保护指针 (PPP)，进一步增强 RETROFIT 的磨损均衡能力。为了降低行内翻转不均匀，该团队提出复用空闲纠错位来减少平均位翻转量。实验表明，与当前最优行级方法相比，RETROFIT 和增强型 RETROFIT 在平均行耐久性分布情况下分别将寿命提高了 0.64 倍和 5.4倍，同时还减少了面积开销。考虑行耐久性分布的极端情况，寿命提升分别增加到 2.6倍 和 16.0倍。
图2 根据错误信息，设计非对称的磨损均衡方法RETROFIT
图3 退休行重设计为一组页保护指针
清华大学电子工程系汪玉、杨华中教授团队长期致力于基于非易失性存储器的存储、存内计算架构方面的研究，已经在ISCA/ HPCA/DAC/TCAD等领域内顶级国际学术会议和期刊发表论文数十篇相关研究成果得到国家自然科学基金等纵向项目和业界多个龙头企业的支持和关注。
HPCA：高性能计算和芯片行业发展的风向标
HPCA是高性能计算和芯片领域顶级的国际学术会议，论文评审过程严苛，论文入选标准很高，因此收录的论文也一直具有较高的学术和产业价值。据了解，包括英特尔、英伟达、谷歌、三星、AMD等在内的企业都在该会议上发表过最新的研究成果，引导了行业的发展方向。在该会议入选论文也证明了我系在高性能计算和芯片领域的创新研究能力。
图4 2023年HPCA会议将于2月25日至3月01日举办
感兴趣的读者可联系：张江伟 助理研究员（邮箱jwzh@mail.tsinghua.edu.cn）
供稿｜电路与系统研究所
编辑｜陶旋姿
审核｜汪玉 李冬梅
