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설계 공간 최적화 란 무엇인가요?

Synopsys 편집부

2023년 1월 4일 / 읽는 데 2분

정의

설계 공간 최적화 (DSO)는 최근 기계 학습 분야의 발전으로 가능해진, 대규모 설계 공간을 탐색하는 새로운 접근 방식입니다. 엔지니어들이 설계 해법을 찾기 위해 매우 방대한 문제 공간을 수동으로 샅샅이 뒤져야 했던 기존의 설계 탐색( 설계 공간 탐색 , DSE) 방식과는 확연히 다른 DSO는, 강화 학습(RL) 기술을 활용하여 설계 공간을 자율적으로 탐색함으로써 최적의 해법을 찾아내는 생성적 최적화 패러다임입니다.

칩 설계: 방대한 탐색 공간

오늘날 AI는 자연어를 통해 인간과 소통하고, 은행 사기를 적발하며 컴퓨터 네트워크를 보호하고, 도시 도로를 주행하며, 체스나 바둑과 같은 지능형 게임을 즐길 수 있습니다. 칩 설계는 잠재적인 해결책의 범위가 매우 광범위하여, 예를 들어 바둑 게임보다 수조 배나 더 큽니다.

칩 설계 워크플로우 | Synopsys

칩 설계 워크플로에서는 일반적으로 테라바이트 규모의 고차원 데이터가 소비되고 생성되는데, 이러한 데이터는 별도로 최적화된 수많은 사일로에 분산되어 조각난 형태로 존재합니다. 이러한 데이터에는 다음이 포함될 수 있습니다:

  • 설계 입력 사항. RTL 모델, 전력 활동, 넷리스트, 플로어플랜, 계층 구조 선택
  • 기술 입력 사항.소자 및 회로 특성, 기생 모델, DFM 모델, 메탈 스택, 설계 규칙
  • 라이브러리 입력 사항. 셀 아키텍처, 셀 회로도, 타이밍/전력 특성, 물리적 특성
  • 툴 입력 사항. 설계 흐름, 테스트 벡터, 계층적 파티셔닝, 휴리스틱 설정

전통적인 설계 공간 탐색: 수동 프로세스

이 방대한 영역을 탐색하는 것은 매우 노동 집약적인 작업으로, 대개 수 주간의 실험이 필요하며, 종종 과거의 경험과 조직 내 비공식적 지식에 의존하게 됩니다. 최적의 설계 레시피를 만들기 위해 엔지니어들은 방대한 양의 고속 데이터를 처리하고, 불완전한 분석 결과만으로도 즉석에서 복잡한 결정을 내려야 하는데, 이는 종종 의사결정 피로와 설계에 대한 과도한 제약으로 이어집니다. 이러한 수동적이고 반복적인‘설계 공간 탐색 (DSE)’프로세스는 문제의 복잡성을 관리하기 위해 문제를 분할해 왔습니다. 그 결과, 설계 워크플로우 내에서의 선택지 탐색이 심각하게 제한되었으며, 수많은 사소한 의사결정으로 인해 설계자의 생산성이 저하되었습니다.

오늘날의 치열한 시장 경쟁과 엄격한 반도체 제조 요건 속에서, 좋은 레시피와 최적의 레시피 사이의 차이는 성능 면에서 수백 MHz, 배터리 사용 시간 면에서 수 시간, 또는 설계 비용 면에서 수백만 달러에 달할 수 있습니다.

DSO: 설계 공간의 자율적 탐색 및 최적화

DSO는 칩 설계 워크플로우에서 선택 사항에 대한 탐색 범위를 대폭 확대하는동시에, 중요도가 낮은 수많은 의사결정을자동화합니다.

DSO 에이전트는 설계 도구에서 생성된 대용량 데이터 스트림을 분석하여 이를 바탕으로 최적화 결정을 내립니다. 또한 시간이 지남에 따라 설계가 어떻게 진화하는지 관찰하고, 설계 선택 사항, 기술 매개변수 및 워크플로를 조정하여 다차원 최적화 목표를 향해 탐색 과정을 이끌어갑니다. 검색은 대규모로 실행될 수 있으며, 강화 학습(RL) 기반 의사결정 엔진이 수십 개에서 수천 개에 이르는 탐색 벡터를 자율적으로 운영하고 기가바이트 단위의 고속 설계 분석 데이터를 실시간으로 처리합니다.

설계 공간 최적화 | Synopsys

AI 기반 프로세스 최적화의 핵심 특징인 DSO는 시뮬레이션 엔진 설정 조정이나 실험 조정과 같이 중요도가 낮은 의사결정을 자동화하여, 설계자들이 사소한 업무에서 해방되도록 하고 팀이 전문가에 버금가는 수준으로 업무를 수행할 수 있게 해줍니다. DSO 시스템이 특정 설계 워크플로우에 대한 모델을 구축하면, 그 학습 결과를 여러 프로젝트와 설계 팀 전반에 걸쳐 높은 효율성으로 공유하고 적용할 수 있습니다.

AI급 DSO 자동화는 반도체 산업에 새로운 성장 궤도를 열어주며, 기업들이 신제품을 개발하고 새로운 시장을 개척할 수 있도록 지원하고, 설계 팀이 성장하여 미래의 혁신을 실현할 수 있게 합니다.

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