[논문 리뷰] DATC RDF: An Open Design Flow from Logic Synthesis to Detailed Routing

Jinwook Jung, Iris Hui-Ru Jiang외 5명|arXiv (Cornell University)|2018. 10. 02.

Manufacturing Process and Optimization참고 문헌 1인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 논리 합성에서 세부 루팅에 이르는 개방형 학술 설계 플로우인 DATC RDF를 제안한다. 이는 이전 EDA 경쟁에서 유래한 포인트 도구들을 통합한 것으로, 표준화된 인터페이스를 통해 단계 간 최적화 연구를 가능하게 하며, 산업 표준 형식을 지원하고 컨테이너화 및 CI/CD 파이프라인을 활용해 확장 가능한 클라우드 인프라에서 배포 가능한 플로우이다.

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.

연구 동기 및 목표

• 기존 경쟁 도구를 기반으로 한 논리 합성에서 세부 루팅에 이르는 완전하고 개방형 학술 설계 플로우를 구축하기 위해.
• 재현 가능한 연구를 위해 벤치마크, 표준 셀 라이브러리, 포인트 도구의 통합된 데이터베이스를 구축하기 위해.
• 상용 도구와의 상호운용성을 확보하기 위해 산업 표준 입력/출력 형식(Verilog, LEF/DEF, SDC)을 지원하기 위해.
• 컨테이너화 및 클라우드 인프라를 통한 수평 확장성을 통해 협업 기반의 대규모 EDA 연구를 위한 확장 가능한 배포를 가능하게 하기 위해.
• 통합적이고 확장 가능한 프레임워크를 통해 설계 방법론 및 단계 간 최적화 연구를 촉진하기 위해.

제안 방법

• 이전 경쟁에서 공개된 EDA 도구(예: ABC, NTUPlace3, NCTUdr)를 데이터 교환을 위한 전이 스크립트를 사용해 통합된 플로우로 구성한다.
• ISP 2012/2013 및 ASAP 7nm를 포함한 다양한 기술 및 표준 셀 라이브러리를 지원하며, LEF/DEF 및 Liberty 형식을 완전히 지원한다.
• 논리 합성 → 글로벌/세부 배치 → 타이밍 분석 → 게이트 사이징 → 글로벌/세부 루팅의 단계로 구성된 모듈러 설계 플로우를 사용한다.
• ISPD 2008 글로벌 루팅 출력 형식과 ISPD 2018 세부 루팅 입력 형식 간의 일치를 확보하기 위해 글로벌 루팅 가이드 변환기(translator)를 개발한다.
• 재현성과 클라우드 확장성을 위해 컨테이너화(Docker) 및 CI/CD 파이프라인을 활용해 전체 플로우를 배포한다.
• 공개 클라우드 플랫폼(AWS, Azure, IBM Cloud)에서 수평 확장을 위한 컨테이너 오케스트레이션 기반의 Kubernetes 기반 오케스트레이션을 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 기술 스택의 VLSI 설계에서 검증된 경쟁 기반 포인트 도구들을 통합해 통합적이고 개방형 EDA 플로우를 어떻게 구성할 수 있는가?
• RQ2 Verilog, LEF/DEF, SDC와 같은 산업 표준 형식은 학술 EDA 프레임워크에 얼마나 잘 통합될 수 있으며, 실제 적용 가능성은 어떻게 보장할 수 있는가?
• RQ3 컨테이너화 및 CI/CD 파이프라인은 복잡한 EDA 플로우를 클라우드 환경에서 확장 가능하고 재현 가능하며 협업 기반으로 배포하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ4 이 플로우는 타이밍 기반 배치 및 게이트 사이징과 같은 단계 간 최적화 연구에 얼마나 효과적으로 기여하는가?
• RQ5 장기적인 EDA 연구 지속 가능성을 위해 벤치마크 및 도구의 동적이고 확장 가능한 데이터베이스 유지를 위한 가능성은 무엇인가?

주요 결과

• DATC RDF는 주요 EDA 경쟁에서 유래한 20개 이상의 포인트 도구를 표준화된 데이터 교환 방식을 통해 하나의 상호운용 가능한 플로우로 통합하였다.
• 이 프레임워크는 ISPD 2012/2013 및 ASAP 7nm 두 가지 주요 기술 라이브러리를 지원하며, 정확한 합성 및 루팅을 위한 완전한 물리적 및 타이밍 데이터를 제공한다.
• 플로우는 TAU 2017 fft_ispd 벤치마크를 대상으로 NCTUdr를 사용해 완전한 합성, 배치 및 세부 루팅을 성공적으로 수행하였다.
• 배치 결과는 금속 레이어 간에 뚜렷한 혼잡도 패턴을 보였으며, ComPLx 기반 런에서 금속-5 및 금속-6가 가장 높은 혼잡도를 보였다.
• 세부 루팅 결과는 색상으로 구분된 금속 레이어(초록에서 주황)를 통해 성공적인 루팅 완료를 확인하였으며, 플로우의 기능적 정확성을 검증하였다.
• 클라우드 배포 가능한 컨테이너 기반 아키텍처는 최소한의 설정 오버헤드로 재현 가능하고 확장 가능하며 협업 기반의 EDA 연구를 가능하게 하였다.