机器学习驱动的电子设计自动化综述:进展与挑战

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随着CMOS技术的缩小,大规模集成电路(VLSI)的设计复杂性呈现出显著增长。自20世纪90年代起,机器学习(Machine Learning, ML)技术在电子设计自动化(Electronic Design Automation, EDA)领域的应用就已萌芽,但近期ML技术的突破和EDA任务的日益复杂,使得人们对其在解决ED设计问题上的潜力产生了更大的兴趣。本篇综述论文由清华大学的汪玉等人撰写,涵盖了中国香港科技大学的研究团队,共同探讨了ML在EDA中的应用。 该研究旨在提供一个全面的ML在EDA领域的回顾,按照EDA流程的层级结构进行组织。EDA是一个广泛的领域,主要包括功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图设计规则检查等)。在这个框架下,论文作者回顾了历史上的ML应用案例,重点关注了神经网络等机器学习模型在各个环节的潜在贡献与挑战。 机器学习在EDA中的应用可以分为以下几个方面: 1. **功能设计**:ML可以通过模式识别和预测分析帮助设计者优化电路行为,提升设计效率,尤其是在处理大规模数据集和复杂系统时。 2. **综合**:通过自动化工具,ML可以学习电路拓扑结构和约束条件,以减少手工干预,实现更高效的电路整合。 3. **验证**:ML技术可用于自动检测电路设计中的错误,提高验证的准确性和速度,减少设计迭代周期。 4. **物理设计**:布局和布线是EDA中的关键步骤,ML能支持智能路径规划、优化布局策略,甚至通过生成对抗网络(GANs)改进版图质量。 5. **设计规则检查**:ML可以协助制定更精确的设计规则,确保设计满足工艺规格,并通过模式识别快速定位和修复违规问题。 值得注意的是,论文还提到了一些额外的关键词和短语,如“电子设计自动化”、“机器学习”以及“神经网络”,这些关键词反映了文章的核心关注点。整体而言,这篇综述论文不仅梳理了ML在EDA中的历史进展,还展望了未来可能的发展趋势和面临的挑战,为研究人员和工程师提供了宝贵的参考资源。