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전자 설계 자동화(EDA)

 
 
전자 설계 자동화(EDA: Electronic Design Automation)는 복잡한 차세대 반도체 및 전자제품 설계에 요구되는 다양한 유형의 소프트웨어 알고리즘 및 어플리케이션을 포함합니다. VLSI 디자인의 복잡성 정도가 지속적으로 증가하면서 EDA는 해결해야 할 여러 가지 중요한 과제를 안게 되었습니다. 즉, 복잡성이 늘어남에 따라 수반되는 전력 및 제조의 용이성 문제가 증가하면서 마이크로프로세서 성능을 개선하는 데에 어려움이 있어 어플리케이션 성능 향상이 효과를 보지 못하고 있습니다. 디지털 시스템의 통상적인 검증 방법은 한 번에 몇 주간의 방대한 컴퓨트 팜(Compute Farm) 중에서 논리 시뮬레이션 작업을 분배하여 진행하는 것입니다. 하지만 시뮬레이션 성능이 지연되면서 검증 자체가 불완전할 뿐만 아니라 기능적인 버그도 빈번하게 나타납니다. 반도체 산업에서 항상 더욱 빠른 시뮬레이션 솔루션을 요구하는 것은 어쩌면 당연한 것인지도 모릅니다.

최근의 HPC 동향을 살펴보면 Verilog 시뮬레이션, 신호 무결성 및 전자기학, 전산 인쇄공학, SPICE 회로 설계 등 연산 집약도가 높은 EDA 시뮬레이션 속도를 높이기 위해 대규모 병렬 CPU 코프로세서와 같은 GPU를 사용함으로써, 멀티코어 GPU를 개발하여 경쟁 우위를 점하고자 하는 움직임이 뚜렷합니다.
 
RocketSim을 포함한 GPU 기반의 Verilog 시뮬레이션 [자세히 알아보기]
(출처: Tomer Ben-David, Rocketick, Israel)
 
 

패키지 역학 측면에서의 크로스토크 분석을 위한 GPU 가속 전파 EM 시뮬레이션
(출처: Martin Timm, CST, Germany)

CUDA를 이용한 ISV 어플리케이션

ISV 설명 GPU 이점
Agilent Technologies EMPro 고속 및 RF/마이크로파 구성요소의 3D EM 효과 분석을 위한 모델링 및 시뮬레이션 환경 1개의 GPU를 이용해 6배의 속도 향상 및 더욱 빠르고 정확한 시뮬레이 구현
Agilent Technologies ADS RF, 마이크로파 및 고속 디지털 회로 설계를 위한 시뮬레이션 도구 신호 무결성 설계자가 CPU 워크스테이션 기반보다 4~6배 빠른 실행 가능
ANSYS Nexxim RF/아날로그/혼합 신호 IC 설계를 위한 회로 시뮬레이션 엔진; GPU 컴퓨팅을 이용한 IBIS-AMI 분석 속도 향상 멀티코어 CPU를 능가하는 속도 향상
CST Microwave Studio (MWS) 고주파수 전자기장 시뮬레이션 1개의 GPU를 이용해 9배의 속도 향상, GPU 4개를 이용할 경우 20배 이상의 속도 향상
Gauda OPC, OPV Gauda 하드웨어 플랫폼 기반의 전산 인쇄공학을 위한 소프트웨어 도구 모음 기존 CPU에서만 실행할 경우 20~100배 가속화
Remcom XFdtd 3D EM 모델링 및 시뮬레이션 초고속 FDTD 수치 계산 - 최신 64비트 CPU보다 최대 500배 속도 향상
Rocketick RocketSim Verilog 시뮬레이션 시뮬레이터에 매우 복잡한 설계도를 10배 빨리 시뮬레이션할 수 있는 GPU 기반 가속 솔루션을 보완하여 기능 검증 병목 현상 해결
SPEAG SEMCAD-X 3D EM 모델링 및 시뮬레이션 CPU 기반 소프트웨어의 대용량 고분해능 문제를 실제로 해결하는 데 어려운 점이 많습니다

CUDA를 이용한 기타 관련 소프트웨어

CUDA 기반의 EDA 관련 기술 리포트

CUDA GPU 기반의 EDA용 솔버 및 코어 커널

기타 자료

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