[논문 리뷰] Workshops on Extreme Scale Design Automation (ESDA) Challenges and Opportunities for 2025 and Beyond

R. Iris Bahar, Alex K. Jones외 4명|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 04.

Radiation Effects in Electronics참고 문헌 23인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 컴퓨팅 커뮤니티 콈소리엄(CCC)과 ACM SIGDA가 주관한 워크숍을 바탕으로, 2025년 이후 초대용량 설계 자동화(ESDA)의 핵심 과제와 기회를 요약한다. 전자 시스템의 전복적 변화—원자 크기의 장치, 시스템온치프(SoC) 통합, IoT 기반 워크로드—를 다루며, 향후 확장성, 검증, 자동화 요구사항을 충족하기 위해 EDA 도구, 방법론, 협업을 발전시킬 수 있는 연구 의제를 제안한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 데스크톱 CPU에서 모바일 및 IoT 플랫폼으로 이동하는 통합 회로 및 전자 시스템의 변화하는 환경에 대응한다.
• 초대용량 통합, 원자 크기의 불확실성, 소프트웨어-하드웨어 공동 설계 요구 증가 등으로 인한 설계 자동화 과제를 특정한다.
• 향후 시스템 복잡성과 성능 요구사항을 충족하기 위해 전자 설계 자동화(EDA)의 장기적 연구 의제를 정의한다.
• 학계, 산업계, 정부 간 협업을 촉진하여 EDA 혁신이 새로운 애플리케이션 영역과 기술 트렌드와 일치하도록 한다.
• 사전-실리콘 및 사후-실리콘 검증을 초대용량 수준에서 처리할 수 있는 새로운 설계 방법론, 검증 기법, 도구의 필요성을 강조한다.

제안 방법

• 컴퓨팅 커뮤니티 콈소리엄(CCC)과 ACM SIGDA가 주관한 워크숍을 통해 주요 연구자들과 산업 전문가의 통찰을 취합했다.
• 신기술, 시스템 수준 통합, 설계 자동화 과제에 중점을 둔 여러 세션의 결과를 종합했다.
• 초대용량에서의 확장성, 불확실성 모델링, 검증과 관련된 현재 EDA 관행의 핵심 기술적·방법론적 격차를 규명했다.
• 알고리즘 최적화, 자동 설계 입력, 개선된 시뮬레이션 및 검증 프레임워크를 강조하는 EDA 연구 로드맵을 제안했다.
• 미래 EDA 혁신을 가능하게 하기 위해 다학제적 협업과 표준화의 중요성을 강조했다.
• 원자 크기의 구성 요소, 깊은 칩 내 통합, 복잡한 소프트웨어-하드웨어 공동 설계 요구사항을 가진 시스템의 설계 자동화를 가능하게 하는 데 집중했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 원자 크기의 장치 변동성 고려 시 초대용량 시스템의 ESDA에서 가장 시급한 기술 과제는 무엇인가?
• RQ2 설계 자동화 도구는 초대용량 SoC 통합 및 이종 아키텍처의 증가하는 복잡성에 어떻게 대응할 수 있는가?
• RQ3 초대용량에서 효율적인 사전-실리콘 및 사후-실리콘 검증을 가능하게 하기 위해 어떤 새로운 방법론이 필요한가?
• RQ4 EDA는 데스크톱 컴퓨팅에서 모바일 및 IoT 기반 애플리케이션 워크로드로의 전환을 어떻게 더 잘 지원할 수 있는가?
• RQ5 협업 연구와 표준화가 미래 전자 시스템을 위한 EDA 발전에 어떤 역할을 할 수 있는가?

주요 결과

• 모바일 및 IoT 애플리케이션을 위한 전통적인 CPU 중심 설계에서 고도로 통합되고 소프트웨어에 의존하는 시스템으로의 전환으로 인해 EDA 커뮤니티는 중대한 과제에 직면해 있다.
• 신규 인터커넥트 및 스위칭 장치의 원자 크기 불확실성은 설계 자동화에서 새로운 모델링 및 검증 기법이 필요하게 한다.
• 시스템 수준 통합과 소프트웨어의 역할 증가는 공동 설계 및 조기 검증을 지원하는 새로운 EDA 방법론이 필요하게 한다.
• 사전-실리콘 및 사후-실리콘 검증은 여전히 주요 병목 현상이며, 초대용량 설계에 대해 더 확장 가능하고 자동화된 솔루션이 필요하다.
• 시스템 복잡성 증가에 발맞춰 설계 입력, 컴파일링, 알고리즘 최적화 분야의 혁신이 절실하다.
• 이 보고서는 협업, 표준화, 신기술 분야에 대한 장기적 투자 강조를 중심으로 EDA의 기초 연구 의제를 수립한다.