[论文解读] 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 6

一句话总结

本文基于计算社区委员会（CCC）和ACM SIGDA组织的研讨会，总结了面向2025年及以后的超大规模设计自动化（ESDA）的关键挑战与机遇。文章识别出电子系统在原子尺度器件、片上系统集成以及物联网驱动工作负载等方面所经历的变革性转变，并提出一项研究议程，以推动EDA工具、方法论及协作机制的发展，从而应对未来在可扩展性、验证和自动化方面的需求。

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.

研究动机与目标

• 应对集成电路与电子系统格局的演变，这些系统正从桌面CPU转向移动与物联网平台。
• 识别由于超大规模集成、原子尺度不确定性以及日益增长的软硬件协同设计需求而引发的设计自动化关键挑战。
• 为电子设计自动化（EDA）制定前瞻性研究议程，以支持未来系统复杂性与性能需求。
• 促进学术界、产业界与政府之间的协作，使EDA创新与新兴应用领域及技术趋势保持一致。
• 强调需要开发新型设计方法、验证技术与工具，以应对前所未有的规模下的硅前与硅后验证。

提出的方法

• 在计算社区委员会（CCC）和ACM SIGDA框架下组织一系列研讨会，汇集顶尖研究人员与产业专家的见解。
• 综合多个专题讨论会的成果，聚焦新兴技术、系统级集成与设计自动化挑战。
• 识别当前EDA实践在可扩展性、不确定性建模以及极端规模下验证方面存在的关键技术与方法论缺口。
• 提出一项EDA研究路线图，强调算法优化、自动化设计输入以及改进的仿真与验证框架。
• 强调跨学科协作与标准化在推动未来EDA创新中的重要性。
• 聚焦于支持具备原子尺度组件、深度片上集成以及复杂软硬件协同设计需求的系统的设计自动化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在原子尺度器件变异性背景下，面向超大规模系统的EDA最紧迫的技术挑战是什么？
• RQ2 设计自动化工具如何演进以支持日益复杂的片上系统集成与异构架构？
• RQ3 需要哪些新方法论才能实现在大规模下的高效硅前与硅后验证？
• RQ4 EDA如何更好地支持从桌面计算向移动与物联网应用工作负载的转变？
• RQ5 协同研究与标准化在推动未来电子系统EDA发展方面可发挥何种作用？

主要发现

• EDA社区正面临重大挑战，源于传统以CPU为中心的设计向高度集成、依赖软件的移动与物联网应用系统转变。
• 新型互连与开关器件中的原子尺度不确定性，要求在设计自动化中引入新的建模与验证技术。
• 系统级集成以及软件日益增长的作用，要求开发支持协同设计与早期验证的新EDA方法论。
• 硅前与硅后验证仍是主要瓶颈，亟需更可扩展、更自动化的解决方案以应对超大规模设计。
• 在设计输入、编译与算法优化方面亟需创新，以跟上系统复杂性的增长步伐。
• 本报告确立了EDA的基础性研究议程，强调协作、标准化以及对新兴技术的长期投入。