[論文レビュー] DATC RDF: An Open Design Flow from Logic Synthesis to Detailed Routing

Jinwook Jung, Iris Hui-Ru Jiang+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2018

Manufacturing Process and Optimization参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、論理合成から詳細ルーティングまでをカバーするオープンソースの学術的設計フローであるDATC RDFを提示する。このフローは、過去のEDAコンテストで実証済みの点ツールを統合しており、標準化されたインターフェースを通じて段階間最適化研究を可能にし、産業界標準フォーマットをサポートしており、コンテナ化とCI/CDパイプラインを用いたスケーラブルなクラウドインfra構築が可能である。

ABSTRACT

In this paper, we present DATC Robust Design Flow (RDF) from logic synthesis to detailed routing. Our goals are 1) to provide an open-source academic design flow from logic synthesis to detailed routing based on existing contest results, 2) to construct a database for design benchmarks and point tool libraries, and 3) to interact with industrial designs by using industrial standard design input/output formats. We also demonstrate RDF in a scalable cloud infrastructure. Design methodology and cross-stage optimization research can be conducted via RDF.

研究の動機と目的

• 論理合成から詳細ルーティングまでの完全でオープンソースの学術的設計フローを、実証済みのコンテストツールに基づいて構築すること。
• 再現可能な研究を可能にするため、ベンチマーク、標準セルライブラリ、点ツールの中央集権的データベースを構築すること。
• 産業界標準の入出力フォーマット（Verilog、LEF/DEF、SDC）をサポートし、商用ツールとの相互運用性を確保すること。
• コンテナ化とクラウドインfraを活用したCI/CDパイプラインにより、スケーラブルなデプロイメントを可能にし、共同で大規模なEDA研究を推進すること。
• 統一的かつ拡張可能なフレームワークを通じて、設計プロセスや段階間最適化研究を促進すること。

提案手法

• 過去のコンテストで提供された公開EDAツール（例：ABC、NTUPlace3、NCTUdr）を、データ交換用のスクリプトを介して統合し、一貫性のあるフローを構築する。
• ISPD 2012/2013およびASAP 7nmを含む複数のテクノロジーや標準セルライブラリをサポートし、LEF/DEFおよびLibertyフォーマットを完全に対応する。
• 論理合成 → グローバル/詳細配置 → 時刻解析 → ゲートサイズ最適化 → グローバル/詳細ルーティングの段階を有するモジュラー設計フローを採用する。
• ISPD 2008のグローバルルーティング出力とISPD 2018の詳細ルーティング入力フォーマットを整合させるためのグローバルルーティングガイド変換器を開発する。
• 再現性とクラウドスケーラビリティを実現するため、コンテナ化（Docker）とCI/CDパイプラインを用いて全フローをデプロイする。
• Kubernetesベースのオーケストレーションを活用し、水平スケーリングを実現し、パブリッククラウドプラットフォーム（AWS、Azure、IBM Cloud）へのシームレスなデプロイを可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VLSI設計スタック全体にわたり、異なるコンテストで実証済みの点ツールを統合し、統一的でオープンソースのEDAフローを構築する方法は何か？
• RQ2 産業界標準フォーマット（Verilog、LEF/DEF、SDC）を学術的EDAフレームワークに統合することで、実世界の関連性をどの程度確保できるか？
• RQ3 コンテナ化とCI/CDパイプラインは、クラウド環境における複雑なEDAフローのスケーラブルで再現可能かつ共同作業可能なデプロイメントを可能にするか？
• RQ4 このフローは、時刻駆動配置やゲートサイズ最適化のような段階間最適化研究をどの程度効果的にサポートできるか？
• RQ5 長期的なEDA研究の持続可能性を実現するため、ベンチマークとツールの動的で拡張可能なデータベースを維持することは可能か？

主な発見

• DATC RDFは、主要なEDAコンテストから得た20以上の点ツールを、標準化されたデータ交換インターフェースを介して統合し、相互運用可能な1つのフローに統合した。
• 本フレームワークは、ISPD 2012/2013およびASAP 7nmの2つの主要なテクノロジーライブラリをサポートしており、正確な合成とルーティングに必要な物理的および時刻的データを備えている。
• 本フローはTAU 2017のfft_ispdベンチマークを用いて実証され、NCTUdrを用いて完全な合成、配置、詳細ルーティングが達成された。
• 配置結果から、金属層ごとに明確な混雑パターンが観察され、ComPLxベースの実行では金属層5と金属層6に最も高い混雑度が見られた。
• 詳細ルーティングの結果から、色分けされた金属層（緑からオレンジ）が正常に生成され、フローの機能的正しさが検証された。
• クラウドデプロイ可能でコンテナ化されたアーキテクチャにより、最小限のセットアップオーバーヘッドで再現可能でスケーラブルかつ共同作業可能なEDA研究が可能になった。