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authorYuren Hao <yurenh2@illinois.edu>2026-08-05 03:43:11 -0500
committerYuren Hao <yurenh2@illinois.edu>2026-08-05 03:43:11 -0500
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硬件线转向(08-05用户决定, Samuel建议): 元件表征方案取代MVP学习板
买样实测imperfection表→器件锚定的Python模拟。清单10类元件~$300, 统一测量协议(DC传递/ 单元间散布/噪声谱/漂移/电容泄漏), 接入现有故障注入机械; 持久缺陷与刷新噪声分开喂, 对应共适应交叉实验的两类理论预期; ADC有效位数直接给对比读出的物理epsilon(接地板律做 预注册预测)。删除学习环路调试的全部风险项。 Co-Authored-By: Claude Fable 5 <noreply@anthropic.com> Claude-Session: https://claude.ai/code/session_014FAPDWQ49M5Ye3NpTndTpn
-rw-r--r--docs/hardware/COMPONENT_CHARACTERIZATION_PLAN.md48
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diff --git a/docs/hardware/COMPONENT_CHARACTERIZATION_PLAN.md b/docs/hardware/COMPONENT_CHARACTERIZATION_PLAN.md
new file mode 100644
index 0000000..805419a
--- /dev/null
+++ b/docs/hardware/COMPONENT_CHARACTERIZATION_PLAN.md
@@ -0,0 +1,48 @@
+# 元件表征方案:实测 imperfection 表 → 器件锚定的 Python 模拟
+*2026-08-05 · 取代 MVP 学习板成为硬件线主交付物(用户决定,Samuel Dillavou 建议)*
+
+## 目标
+把容忍度叙事从"我们扫了这些幅度(假设值)"升级为"我们按实测器件分布注入(测量值)"。
+每种元件买 N 个:**单元间散布 = 持久性制造缺陷的实测分布**(共适应交叉实验的关键输入),
+噪声谱 = 每步刷新噪声的实测幅度。两类缺陷分开喂给模拟器,对应两个不同的理论预期
+(持久缺陷 → EP 应有优势;刷新噪声 → 应打平)。
+
+## 元件清单(角色 ← 对应模拟器参数)
+| 元件 | 型号(候选) | 数量 | 单价约 | 扮演角色 | 喂哪个模拟参数 |
+|---|---|---|---|---|---|
+| 乘法 DAC | AD7528(双通道) | 6 | $12 | 权重单元(crossbar 类比) | 每权重固定增益误差分布;INL/DNL → 权重量化+确定性非线性 |
+| OTA | LM13700(双通道) | 6 | $3 | nudge 电流注入、积分器 | 误差通道的持久偏置分布(offset)+ 跨导线性范围 |
+| 比较器 | LM393/TLV3702 | 8 | $1 | sign 通道、bsign 极性 | 阈值失配分布 → sign 更新的不对称性 |
+| 模拟乘法器 | AD633 | 4 | $10 | 精确差方对比通道、SwiGLU 门 | 刻度误差/馈通/非线性 → 门增益失配(替换现在拍的 10%) |
+| 运放 | TL074(四通道) | 6 | $1 | KCL 求和总线、缓冲 | 求和节点 offset/噪声 → 残差流加性项 |
+| 晶体管阵列 | CA3046/THAT300 | 4 | $5 | 差分对、亚阈值 exp(softmax 类比) | 指数律失配 → softmax 温度/偏置失配 |
+| 采样保持 | LF398 | 4 | $6 | 状态保持 | 下垂速率 → 状态泄漏项 |
+| ADC | AD7606 板或 24-bit 音频 ADC | 1 | $30-60 | 读出边界 | **对比读出的物理 epsilon**(直接接入我们的地板律 err≈eps/r 做预测) |
+| 精密电容 | 薄膜 1uF/100nF | 20 | <$1 | 权重电容 | **泄漏速率 → 物理版 weight decay 时间常数** |
+| 电阻/开关/杂件 | 0.1% 电阻、DG408 等 | — | $30 | 测试夹具 | 夹具误差预算 |
+**预算合计 ≈ $250-350**(仪器另计:示波器 + 6.5 位 DMM + 函数发生器 + 台式电源,UIUC ECE 台架应全有)。
+
+## 每元件测什么(统一协议)
+1. **DC 传递曲线**:offset、增益误差、非线性(DAC 加 INL/DNL)——每单元 3 次重复定测量地板;
+2. **单元间 + 同片通道间散布**(买双/四通道芯片的原因:片内失配免费拿)→ 持久缺陷分布的 σ 和形状(正态性检验);
+3. **噪声谱**:输入折合噪声 PSD、1/f 拐点(音频 ADC 采样 + Welch 法)→ 刷新噪声幅度;
+4. **漂移**:上电后 30 分钟漂移曲线 + 粗温度系数(吹风机/冰袋两点即可)→ 慢时变项;
+5. **电容单测泄漏**:充电后开路电压衰减 → 权重保持时间常数。
+纪律:每单元编号留档、原始波形全存、温度记录、CSV + 拟合脚本一并入库 → **这张表本身就是
+可发表的公共品**("physical-learning 模拟的器件级 imperfection 数据集",正合 Eder 的口味)。
+
+## 接入模拟器(已有机械,只换参数来源)
+- 现有 flag:前向噪声 / 误差通道噪声 / 门增益失配 / qcomp_bits ——幅度从"拍的"换成"从表里采样";
+- 新增一类:**per-unit 持久缺陷**(训练开始时按实测分布采样一次、全程固定)——这是共适应
+ 交叉实验(EP 双相看得见缺陷 vs BP 反向用理想模型)的输入;
+- ADC 有效位数直接给对比读出的物理 epsilon,用已验证的地板律 err≈eps/r 先做**预测**再仿真验证
+ (预注册式:律先出数,仿真只判对错)。
+
+## 不做的事
+- 不搭学习环路、不做闭环收敛调试(原 MVP rung 1-2 的主要风险项全部删除);
+- 元件间连线只到"单元测试夹具"级,不追求系统级板。
+
+## 开放问题(用户/Sam)
+1. UIUC 台架访问与仪器清单确认(本科生身份借用 ECE 教学实验室即可?)
+2. 单元数 N 要不要加大(N=6 给 σ 的估计误差约 ±30%;N=10 → ±24%;预算差 $50)
+3. 测量协议要不要发给 Sam 过目一轮(他的 2505.22887 正是这门手艺;一次 review 换协议可信度,值得)