基於強化學習的非重疊宏細胞佈局方法用於晶片設計

Centrala begrepp

本文提出了一種名為SRLPlacer的新型端到端佈局方法,利用強化學習解決晶片設計中宏細胞佈局的常見問題,如佈局重疊、性能不佳和優化效率低下。

Sammanfattning

本文提出了一種名為SRLPlacer的新型端到端佈局方法,利用強化學習解決晶片設計中宏細胞佈局的常見問題。首先,通過建立宏細胞之間的耦合關係圖模型,將佈局問題轉化為馬爾可夫決策過程,以學習優化佈局的策略。其次,通過整合標準單元佈局,對整個佈局過程進行優化。在ISPD2005公開基準測試中,提出的SRLPlacer可以有效解決宏細胞之間的重疊問題,同時考慮路由擁擠和縮短總線長度,以確保可路由性。

Statistik

由於晶片設計的複雜性不斷增加,現有的佈局方法在處理宏細胞覆蓋和優化效率方面仍然存在許多缺陷。
現有的佈局方法通常集中在最小化線長來優化晶片佈局,但在有效解決宏細胞覆蓋方面存在局限性。
此外,對後續工藝如路由的考慮也是必要的,但目前佈局方法生成的佈局方案在可路由性方面存在不足。

Citat

"由於晶片設計的複雜性不斷增加,現有的佈局方法在處理宏細胞覆蓋和優化效率方面仍然存在許多缺陷。"
"現有的佈局方法通常集中在最小化線長來優化晶片佈局,但在有效解決宏細胞覆蓋方面存在局限性。"
"此外,對後續工藝如路由的考慮也是必要的,但目前佈局方法生成的佈局方案在可路由性方面存在不足。"

Viktiga insikter från

Non-Overlapping Placement of Macro Cells based on Reinforcement Learning in Chip Design

by Tao Yu, Peng... på arxiv.org 10-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2407.18499.pdf

Djupare frågor

如何進一步提高SRLPlacer在新晶片設計中的適應性和泛化能力?

為了進一步提高SRLPlacer在新晶片設計中的適應性和泛化能力，可以考慮以下幾個策略：

增強訓練數據集：通過擴展訓練數據集，涵蓋更多不同類型的晶片設計和佈局情境，SRLPlacer可以學習到更廣泛的佈局策略，從而提高其對新設計的適應性。

多任務學習：將SRLPlacer擴展為多任務學習框架，讓其同時學習多個佈局任務（如不同類型的宏單元佈局），這樣可以促進模型的泛化能力，因為模型將能夠從不同任務中提取共通的特徵和策略。

自適應學習率：在訓練過程中使用自適應學習率調整策略，根據模型在新數據上的表現動態調整學習率，這樣可以加速收斂並提高模型在新設計上的表現。

強化學習的探索策略：改進強化學習中的探索策略，例如使用更先進的探索算法（如UCB或Thompson Sampling），以便在佈局過程中更有效地探索新的佈局配置，從而提高對新情境的適應性。

集成學習：將SRLPlacer與其他佈局算法進行集成，利用不同算法的優勢，形成一個更強大的佈局系統，這樣可以提高對新設計的適應性和泛化能力。

如何將SRLPlacer與其他先進的優化技術相結合,以進一步提升佈局質量?

將SRLPlacer與其他先進的優化技術相結合，可以考慮以下幾種方法：

結合多目標優化技術：將SRLPlacer與多目標優化算法（如NSGA-II或Pareto優化）結合，這樣可以同時考慮多個佈局指標（如總線長、路由擁擠度和功耗），從而提升佈局質量。

與局部搜索算法結合：在SRLPlacer生成初步佈局後，使用局部搜索算法（如模擬退火或禁忌搜索）進行進一步的優化，這樣可以在全局搜索的基礎上進行細緻的調整，從而提高佈局的整體質量。

集成深度學習技術：將SRLPlacer與其他深度學習技術（如卷積神經網絡或生成對抗網絡）結合，利用這些技術在特徵提取和模式識別方面的優勢，進一步提升佈局的準確性和效率。

使用增強學習的策略：將增強學習的策略與其他優化技術結合，例如在SRLPlacer的基礎上引入基於模型的增強學習，這樣可以在佈局過程中更好地預測和調整佈局策略。

結合物理設計約束：在SRLPlacer的優化過程中，考慮更多的物理設計約束（如熱特性和信號完整性），這樣可以在佈局階段就考慮到後續的製造和性能需求，從而提升佈局質量。

SRLPlacer是否可以擴展到解決晶片設計中的功耗優化、熱特性優化和信號完整性增強等其他目標?

是的，SRLPlacer可以擴展到解決晶片設計中的功耗優化、熱特性優化和信號完整性增強等其他目標。具體方法如下：

功耗優化：在SRLPlacer的獎勵設計中引入功耗相關的指標，通過強化學習的方式，讓模型學習到如何在佈局過程中減少功耗。例如，可以考慮在佈局中優化電源網絡的配置，減少電流流動的阻抗。

熱特性優化：通過在佈局過程中考慮熱分佈和散熱需求，SRLPlacer可以優化晶片的熱特性。這可以通過引入熱模型，評估不同佈局對熱分佈的影響，並在獎勵中考慮熱管理的指標。

信號完整性增強：在佈局過程中，SRLPlacer可以考慮信號完整性問題，例如減少信號延遲和串擾。這可以通過設計獎勵函數來鼓勵更好的信號路徑配置，並在佈局中考慮信號的相對位置。

多目標優化框架：將SRLPlacer擴展為多目標優化框架，讓其同時考慮功耗、熱特性和信號完整性等多個目標，這樣可以在佈局過程中達到更全面的優化效果。

集成其他優化工具：將SRLPlacer與其他專注於功耗、熱管理和信號完整性的優化工具結合，形成一個綜合的設計環境，這樣可以在不同設計階段進行協同優化，提升整體設計質量。