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AmazeFP-ME開啟智能EDA之旅

  • 發(fā)布時(shí)間:2024-02-01 17:42:27
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        ME平臺(tái)是芯行紀(jì)科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“芯行紀(jì)”)Machine-Learning EDA平臺(tái),意在打造人工智能EDA以實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革。

        芯行紀(jì)此前推出布局規(guī)劃工具AmazeFP以解決后端工程師們手動(dòng)擺放宏單元費(fèi)時(shí)又費(fèi)力這個(gè)痛點(diǎn)。AmazeFP基于其強(qiáng)大并完全內(nèi)置的 Placer + Global Route + Timer 等核心引擎, 配以Timing Driven +Dataflow Driven等技術(shù),在極短時(shí)間內(nèi)完成Floorplan,媲美甚至超越了以往用數(shù)周乃至數(shù)月手工擺放才達(dá)到的PPA,大大地提升了Floorplan效率。AmazeFP-ME將最新的AI技術(shù)引入到AmazeFP的解空間探索中,在AmazeFP的基礎(chǔ)上進(jìn)一步顯著地提升了PPA。

        AmazeFP利用算法得到一個(gè)Memory/IP等宏單元位置的最優(yōu)解,并且會(huì)基于時(shí)序以及擁塞評(píng)估,同時(shí)考慮到用戶習(xí)慣、流片需求以及Bump位置等因素將這些Memory/IP對(duì)齊成為一個(gè)可簽收的Floorplan ( Pack過(guò)程)。在整個(gè)過(guò)程中,有不少的參數(shù)會(huì)影響最優(yōu)解及Pack后的形狀從而影響最后的PPA。這些參數(shù)組成的解空間巨大,尤其是Hard Block數(shù)量眾多時(shí),Pack的解空間尤其巨大。怎樣在調(diào)參的基礎(chǔ)上,利用機(jī)器學(xué)習(xí)在最短時(shí)間內(nèi)得到全局的理論最優(yōu)解?AmazeFP-ME方案能短時(shí)間內(nèi)自我學(xué)習(xí),同時(shí)探索巨大的解空間,成功得到更優(yōu)的全局

實(shí)際使用案例

        此案例是一個(gè)圖形編解碼模塊,Memory所占比例較高。圖一是用了數(shù)周時(shí)間手動(dòng)調(diào)出來(lái)的Floorplan;圖二是AmazeFP在2個(gè)小時(shí)內(nèi)得到的Floorplan。圖三為兩者在P&R工具里的PPA對(duì)比。

圖一:User Floorplan

圖二:AmazeFP Floorplan

圖三: User/AmazeFP Floorplan QoR對(duì)比

        可以看到,使用AmazeFP本身在不到2個(gè)小時(shí),得到的Floorplan方案已經(jīng)優(yōu)于手工擺放數(shù)周的結(jié)果。那還存不存在更優(yōu)解?

在AmazeFP的基礎(chǔ)上,測(cè)試AmazeFP-ME的結(jié)果:

圖四: AmazeFP-ME QoR趨勢(shì)圖

        圖四是ME的QoR趨勢(shì)圖,此圖最好是一個(gè)逐步收斂的圖,橫坐標(biāo)是run(運(yùn)行)AmazeFP的次數(shù),縱坐標(biāo)是每個(gè)run的分?jǐn)?shù)(打分機(jī)制是分?jǐn)?shù)越低QoR越好)??梢钥吹剑S著run數(shù)目的增加,ME可以得到更多的更優(yōu)解,并在第26個(gè)run得到了整個(gè)搜索的最優(yōu)解。在此過(guò)程中,由于自帶可分布式計(jì)算,AmazeFP-ME跑完所有的嘗試所花時(shí)間也非??煽?。

圖五 AmazeFP-ME評(píng)判分?jǐn)?shù)圖(局部)

        從具體的評(píng)判指標(biāo)來(lái)看, ME找到了10多個(gè)比Baseline(AmazeFP默認(rèn)跑出來(lái)的結(jié)果)更好的Floorplan。其中最好的分?jǐn)?shù)是73.6分 (Baseline的分?jǐn)?shù)是100分),相比于Baseline,Overflow改進(jìn)了70%,Wirelength改進(jìn)了8%,TNS改進(jìn)了20%。

ME分?jǐn)?shù)最高的Floorplan

考慮到用戶更關(guān)心最終的布局布線流程的結(jié)果,以下是上面的幾個(gè)FP在跑完AmazeSys整個(gè)P&R(布局布線)流程的最終結(jié)果。

       

圖七:User/AmazeFP/ME Floorplan的P&R QoR對(duì)比

        可以看到,ME分?jǐn)?shù)最高的Floorplan,繼續(xù)在P&R中顯示出了好的PPA (ME > Baseline > User Floorplan)。與ME里看到的趨勢(shì)非常一致,AmazeFP以及AmazeFP-ME產(chǎn)生的Floorplan結(jié)果得到了最終布局布線結(jié)果的證明。

        進(jìn)一步驗(yàn)證AmazeFP和P&R工具的PPA一致性:我們隨機(jī)選擇10個(gè)ME的結(jié)果,對(duì)比ME和P&R工具的一致性(Congestion/Wirelength/TNS)。從下圖可以看到,整個(gè)趨勢(shì)非常一致。

:AmazeFP-ME/AmazeSys Overflow對(duì)比

圖九:AmazeFP-ME/AmazeSys TNS對(duì)比 (歸一化)

        下圖是更多的ME產(chǎn)生的Floorplan,可以看到,AmazeFP-ME一直在不同的方向上探索,以找到更好的PPA的方案。

:ME探索出來(lái)的更多的Floorplan(部分)

芯行紀(jì)正在實(shí)現(xiàn)AI賦能EDA,落地的方案給客戶帶來(lái)真實(shí)的價(jià)值。

THE END

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