論文の概要: ColumnKeeper: Efficient Solutions to the ColumnDisturb Vulnerability in DRAM-based Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22632v2
• Date: Tue, 23 Jun 2026 16:02:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-24 22:16:48.49053
• Title: ColumnKeeper: Efficient Solutions to the ColumnDisturb Vulnerability in DRAM-based Systems
• Title（参考訳）: ColumnKeeper: DRAMベースのシステムにおけるCollumnDisturb Vulnerabilityの効率的なソリューション
• Authors: Andreas Kosmas Kakolyris, F. Nisa Bostanci, Ataberk Olgun, Ismail Emir Yuksel, Harsh Songara, Konstantinos Marios Sgouras, Umut Baser, Konstantinos Kanellopoulos, A. Giray Yaglikci, Onur Mutlu,
• Abstract要約: ColumnDisturbは、新しい、根本的に異なるDRAM読み取り障害現象である。 我々はコロンキーパーを提案し,コロンディストゥルブを低性能,エネルギー,面積オーバーヘッドで防止する。 コロンディスターブを低い閾値で緩和するには、より小さなサブアレイサイズを採用するか、サブアレイレベルの並列性を実現する必要がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.1517563154586625
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Modern DRAM chips are vulnerable to read disturbance phenomena such as RowHammer and RowPress, which induce bitflips after accessing nearby rows a certain number of times (the read disturbance threshold). ColumnDisturb is a new, fundamentally different DRAM read disturbance phenomenon. Specifically, ColumnDisturb (i) disturbs DRAM columns instead of rows, and (ii) increases the number of affected DRAM cells from those in only a few neighboring rows to all cells across three consecutive DRAM subarrays. We propose ColumnKeeper, the first set of ColumnDisturb mitigations, in two variants: ColumnKeeper-D (CK-D), a deterministic mechanism, and ColumnKeeper-P (CK-P), a probabilistic one. CK-D exploits DRAM's open-bitline architecture to provide deterministic security guarantees at low performance and energy overheads: it uses two counters per subarray to track activations affecting the odd and even columns, and refreshes one row in a subarray when either counter reaches a predetermined threshold. CK-P instead refreshes one row in three consecutive subarrays upon a row activation in the middle subarray, with a predetermined probability, providing configurable security guarantees at low area overhead. Both mechanisms prevent ColumnDisturb bitflips at low performance, energy, and area overheads. At the current experimentally-demonstrated ColumnDisturb threshold (1M), CK-D and CK-P incur very low average single-core performance overheads of 0.15% and 0.36%, respectively. For near-future thresholds (128K), these rise to a still low average of 1.70% and 2.73%. Mitigating ColumnDisturb at low thresholds (e.g., 16K) remains possible by adopting smaller subarray sizes or enabling subarray-level parallelism. CK-D and CK-P require low area overheads of 0.1 mm^2 and 0.03 mm^2, respectively. ColumnKeeper is freely available at https://github.com/CMU-SAFARI/ColumnKeeper .
• Abstract（参考訳）: 現代のDRAMチップはRowHammerやRowPressのような障害現象を読み取るのに弱い。 ColumnDisturbは、新しい、根本的に異なるDRAM読み取り障害現象である。 具体的には、ColumnDisturb (i)行の代わりにDRAM列を乱し、 (ii) 3つの連続DRAMサブアレイで, 隣り合う数列の細胞から全細胞に感染したDRAM細胞数を増加させる。 コロンキーパー-D (CK-D) と確率論的メカニズムであるコロンキーパー-P (CK-P) の2つの変種で、コロンディスターブ緩和の最初の集合であるコロンキーパーを提案する。 CK-DはDRAMのオープンビットラインアーキテクチャを利用して、低い性能とエネルギーオーバーヘッドで決定論的セキュリティ保証を提供する。これはサブアレイ毎に2つのカウンタを使用して、奇数および偶数列に影響を与えるアクティベーションを追跡し、どちらのカウンタも所定の閾値に達するとサブアレイ内の1行をリフレッシュする。 CK-Pは、中央のサブアレイで行がアクティベートされると1列を3列にリフレッシュする代わりに、所定の確率で、低領域のオーバヘッドで設定可能なセキュリティ保証を提供する。 どちらのメカニズムも、低性能、エネルギ、および領域オーバーヘッドでのColumnDisturbビットフリップを防ぐ。 現在の実験で実証されたコロンディスターブ閾値(1M)では、CK-DとCK-Pは、それぞれ0.15%と0.36%という非常に低いシングルコア性能のオーバーヘッドを発生させる。 近未来の閾値(128K)では、この値はまだ1.70%と2.73%である。 コロンディスターブを低しきい値(例えば16K)で緩和することは、より小さなサブアレイサイズを採用するか、サブアレイレベルの並列化を可能にすることで可能である。 CK-D と CK-P はそれぞれ0.1 mm^2 と 0.03 mm^2 の低領域オーバーヘッドを必要とする。 ColumnKeeperはhttps://github.com/CMU-SAFARI/ColumnKeeperで無料で利用できる。

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