개방형 EDA 도구를 사용하여 오픈 소스 Linux 지원 RISC-V SoC에서 경쟁력 있는 성능 달성하기

Core Concepts

Basilisk는 오픈 소스 EDA 도구를 활용하여 Iguana SoC를 최적화하여 성능과 코어 활용도를 향상시켰다.

Abstract

이 논문은 Basilisk라는 최적화된 ASIC 구현 및 설계 흐름을 소개한다. Basilisk는 기존의 오픈 소스 Iguana SoC를 기반으로 하며, 합성 도구와 논리 최적화 스크립트를 개선하여 결과 품질(QoR)을 향상시켰다. 또한 전력망 최적화와 셀 배치 통합을 통해 물리적 설계를 개선하여 코어 활용도를 높였다.
주요 내용은 다음과 같다:

Yosys 합성 엔진의 부족한 SystemVerilog 지원을 해결하기 위해 도구 체인을 개선하였다.
부분 선택 연산, ABC 스크립트, 곱셈-누산 연산 등에서 QoR을 향상시켰다.
OpenROAD 배치 및 배선 도구의 라우팅 가능성을 개선하기 위해 전력망을 재설계하고 배치 엔진을 튜닝하였다.
이러한 최적화를 통해 Iguana 대비 2.3배 향상된 77MHz 동작 주파수와 55%의 높은 코어 활용도를 달성하였다.

Stats

Iguana 대비 논리 영역이 1.8MGE에서 1.1MGE로 감소
동작 주파수가 33MHz에서 77MHz로 2.3배 향상
논리 레벨이 182에서 51로 감소
합성 시간이 5.4시간에서 2.2시간으로 감소
피크 메모리 사용량이 217GB에서 75GB로 감소

Quotes

"Basilisk는 오픈 소스 EDA 도구를 활용하여 경쟁력 있는 성능을 달성하는 사례를 보여준다."
"Basilisk의 최적화된 물리적 설계는 코어 활용도를 50%에서 55%로 향상시켰다."

Key Insights Distilled From

Basilisk: Achieving Competitive Performance with Open EDA Tools on an Open-Source Linux-Capable RISC-V SoC

by Phil... at arxiv.org 05-07-2024

https://arxiv.org/pdf/2405.03523.pdf

Deeper Inquiries

오픈 소스 EDA 도구의 SystemVerilog 지원 향상을 위한 추가적인 방법은 무엇이 있을까?

이미 Yosys는 SystemVerilog 언어 구조를 처리하기 위해 Morty, SVase, SV2V와 같은 일련의 도구를 활용하고 있지만, 더 나은 지원을 위해 추가적인 방법을 고려할 수 있습니다. 예를 들어, Yosys의 업데이트를 통해 SystemVerilog의 특정 기능을 더 효율적으로 처리할 수 있는 기능을 추가하거나, SystemVerilog에서 Verilog로의 변환 과정을 보다 자동화하고 최적화할 수 있는 방법을 모색할 수 있습니다. 또한, SystemVerilog의 특정 부분을 처리하는 데 있어서 더 효율적인 알고리즘을 개발하거나 새로운 도구를 도입하여 지원을 개선하는 방향으로 발전할 수 있습니다.

Basilisk의 성능 향상 기술을 다른 RISC-V SoC 설계에 어떻게 적용할 수 있을까?

Basilisk의 성능 향상 기술은 다른 RISC-V SoC 설계에도 적용할 수 있는 가치 있는 방법을 제시합니다. 먼저, Basilisk에서 사용된 최적화된 합성 및 물리적 설계 기술은 다른 SoC 설계에도 적용하여 클럭 주파수를 향상시키고 논리 영역을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, Basilisk의 개선된 전력 그리드 및 셀 배치 통합은 다른 SoC 설계에서도 전력 효율성을 향상시키고 핵심 이용률을 높일 수 있습니다. 또한, Basilisk의 합성 및 물리 구현에 대한 최적화된 흐름 스크립트와 구현 방법은 다른 설계에서도 적용하여 성능을 향상시키고 DRC 위반을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Basilisk의 최적화 기술이 다른 반도체 설계 분야에 어떤 영향을 줄 수 있을까?

Basilisk의 최적화 기술은 다른 반도체 설계 분야에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 먼저, Basilisk에서 개선된 합성 및 물리적 설계 기술은 다른 반도체 설계 분야에서도 성능을 향상시키고 전력 효율성을 개선하는 데 활용될 수 있습니다. 또한, Basilisk의 최적화된 EDA 도구 흐름 및 구현 방법은 다른 반도체 설계자들에게 오픈 소스 도구를 활용한 최적화된 설계 방법을 제시함으로써 새로운 아이디어를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 다른 반도체 설계 분야에서도 Basilisk의 성과를 참고하여 더 나은 설계 및 성능 향상을 이룰 수 있을 것으로 기대됩니다.