[論文レビュー] Workshops on Extreme Scale Design Automation (ESDA) Challenges and Opportunities for 2025 and Beyond

R. Iris Bahar, Alex K. Jones+4 more|arXiv (Cornell University)|May 4, 2020

Radiation Effects in Electronics参考文献 23被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、コンピューティングコミュニティ協会（CCC）およびACM SIGDAが主催したワークショップに基づき、2025年以降の極限規模設計自動化（ESDA）における主な課題と機会を要約している。電子システムにおける変革的シフト—例えば原子スケールデバイス、システムインチップ統合、IoT駆動のワークロード—を特定し、スケーラビリティ、検証、自動化の面で将来の設計要件に対応するためのEDAツール、手法、協働体制を発展させる研究アジェンダを提言している。

ABSTRACT

Integrated circuits and electronic systems, as well as design technologies, are evolving at a great rate -- both quantitatively and qualitatively. Major developments include new interconnects and switching devices with atomic-scale uncertainty, the depth and scale of on-chip integration, electronic system-level integration, the increasing significance of software, as well as more effective means of design entry, compilation, algorithmic optimization, numerical simulation, pre- and post-silicon design validation, and chip test. Application targets and key markets are also shifting substantially from desktop CPUs to mobile platforms to an Internet-of-Things infrastructure. In light of these changes in electronic design contexts and given EDA's significant dependence on such context, the EDA community must adapt to these changes and focus on the opportunities for research and commercial success. The CCC workshop series on Extreme-Scale Design Automation, organized with the support of ACM SIGDA, studied challenges faced by the EDA community as well as new and exciting opportunities currently available. This document represents a summary of the findings from these meetings.

研究の動機と目的

• デスクトップCPUからモバイルおよびIoTプラットフォームへの移行に伴い、集積回路および電子システムの進化する環境に対応すること。
• 極限規模統合、原子スケールの不確実性、ソフトウェア・ハードウェア共同設計の増大に伴う設計自動化分野における重要な課題を特定すること。
• 将来のシステムの複雑さと性能要件を満たすために、電子設計自動化（EDA）の前向きな研究アジェンダを定義すること。
• 学術界、産業界、政府の連携を促進し、EDAのイノベーションを新たなアプリケーション分野および技術トレンドと一致させること。
• 前シリコンおよび後シリコン検証を、前例のない規模で処理できる新しい設計手法、検証技術、ツールの必要性を強調すること。

提案手法

• コンピューティングコミュニティ協会（CCC）およびACM SIGDAが主催するワークショップを複数回実施し、世界的な研究者および産業界の専門家からの知見を収集した。
• 新技術、システムレベル統合、設計自動化の課題に焦点を当てた複数のセッションの知見を統合した。
• スケーラビリティ、不確実性モデリング、極限スケールにおける検証に関する、現在のEDA実務における技術的・手法的ギャップを特定した。
• アルゴリズム最適化、自動設計入力、および改善されたシミュレーション・検証フレームワークを重視するEDA研究のロードマップを提言した。
• 将来のEDAイノベーションを可能にするために、学際的連携と標準化の重要性を強調した。
• 原子スケール部品を備えたシステム、深いつながりの統合、複雑なソフトウェア・ハードウェア共同設計要件を満たす設計自動化を可能にする重点を置いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 原子スケールデバイスのばらつきを踏まえた場合、極限スケールのシステムにおけるEDA分野で最も深刻な技術的課題は何か？
• RQ2 設計自動化ツールは、システムインチップ統合および異種アーキテクチャの複雑さが増す中で、どのように進化すべきか？
• RQ3 大規模な前シリコンおよび後シリコン検証を可能にするために、どのような新しい手法が必要か？
• RQ4 EDAは、デスクトップコンピューティングからモバイルおよびIoTベースのアプリケーションワークロードへのシフトをどのようによりよく支援できるか？
• RQ5 共同研究と標準化は、将来の電子システムにおけるEDAの発展をどのように促進できるか？

主な発見

• EDAコミュニティは、伝統的なCPU中心の設計から、モバイルおよびIoTアプリケーション向けに高度に統合されソフトウェア依存性の高いシステムへの移行に伴い、大きな課題に直面している。
• 新しいリードアウトおよびスイッチングデバイスにおける原子スケールの不確実性は、設計自動化における新たなモデリングおよび検証手法の必要性を生じさせている。
• システムレベル統合の進展とソフトウェアの役割の拡大は、共同設計および早期検証を支援する新しいEDA手法の必要性を生じさせている。
• 前シリコンおよび後シリコン検証は依然として主なボトルネックであり、極限スケール設計においてよりスケーラブルかつ自動化された解決策の必要性が高まっている。
• システム複雑性の増大に対応するため、設計入力、コンパイル、アルゴリズム最適化分野におけるイノベーションの必要性が強い。
• 本レポートは、連携、標準化、および新技術分野への長期的投資を重視するEDAの基盤的研究アジェンダを確立している。