REDHAWK 하는법 & 주의점 총정리 (feat. static, dynamic. 반도체 backend 설계 )

RedHawk

전원 관리 문제를 식별하고 해결하여 회로 성능과 신뢰성을 개선합니다. RedHawk는 안정적인 전원 공급과 신호 무결성을 보장하기 위한 반도체 IC(집적회로) 설계의 전력 무결성 분석 도구입니다. 레드호크는 복잡한 전력 잡음, 전력 학습, 전력 다중화, 신호 무결성을 높은 수준의 정확도와 속도로 분석할 수 있다. 레드호크는 대용량 병렬 계산과 분산 컴퓨팅을 사용하여 높은 정확도를 보장하고 대형 IC의 신속한 분석을 가능하게 한다. 전력 분석은 또한 IC 설계 프로세스의 초기 단계부터 레이아웃 수준까지 수행될 수 있다. RedHawk는 다양한 전력 분석 도구와 다양한 분석 옵션을 제공합니다. 이를 통해 사용자는 전력 노이즈, 전력 학습, 전력 다중화, 신호 무결성 등에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있다. redhawk는 캐턴스의 전자 설계 자동화(EDA) 도구 중 하나이다.

 

signal EM

static에서 측정했던 powerEM이 아닌 signal net의 EM을 측정하는 단계입니다.측정을 통해 노이즈를 완화할 수 있습니다. signal EM(electromigration)은 반도체 신호선의 전류 밀도로 인한 금속 이동에 의해 발생하는 현상이다. 이는 반도체 소자의 크기가 줄어들면서 빠르게 증가하고 있다. 신호선의 금속 물질 내 전류 흐름은 전기장의 영향으로 금속 이온이 이동하여 금속 손실이 발생한다. 이러한 손실은 시간이 지남에 따라 증가하며, 결국 신호 라인의 파괴로 이어질 수 있다. 따라서, 반도체 설계는 신호 라인의 신뢰성을 보장하기 위해 신호 라인의 두께, 길이 및 미세 구조를 최적화해야 한다. 이를 위해 signal EM을 고려한 다양한 도구 및 기술이 개발되고 있다. 또한, signal EM은 전류 밀도에 의해 발생하기 때문에 전류 밀도가 높은 영역에 더욱 주의를 기울여야 한다. 이를 위해서는 전류 밀도 분포를 분석하고 전류 밀도가 높은 영역에 대한 신호 라인의 두께 또는 폭을 늘려야 합니다.

 

IR drop

디지털 회로가 더 복잡해지고 더 높은 주파수에서 작동함에 따라, 작동하기 위해서는 더 많은 전력이 필요하다. 전력 소비가 크면 전압 강하가 발생하여 회로의 성능과 신뢰성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. IR drop로 인해 타이밍 위반이 발생할 수 있습니다. 전력공급망의 전압 drop를 의미하는 IR drop는 IC의 작동에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 요소이다. static IR 강하는 IC가 제조된 후 설계된 전원 공급 체인의 물리적 특성 및 제조 공정의 변화로 인해 발생하는 전압 drop를 의미합니다. 이는 IC가 제조되기 전에 예상하고 고려해야 하는 요소이며, 주로 시뮬레이션에 의해 검증된다. dynamic IR drop는 IC 작동 중에 전원 공급 네트워크에서 발생하는 전압 drop를 의미합니다. 이는 IC 내에서 스위칭 동작 및 부하 변화와 같은 dynamic 요인에 의해 발생한다. dynamic IR 강하를 고려하지 않을 경우 IC가 예상보다 많은 전력을 소비하거나 불안정해질 수 있습니다. 따라서 dynamic IR drop 사전에 예측하고 고려해야 합니다.

static IR 강하와 dynamic IR 강하는 서로 다른 측면에서 발생하며, static IR 강하는 주로 설계 단계에서 고려되며 dynamic IR 강하는 주로 실제 작동 중에 고려된다. 이러한 이유로 static IR 드롭과 dynamic IR 드롭은 서로 다른 시뮬레이션 기법과 도구를 사용하여 분석된다. RedHawk는 static IR 강하와 dynamic IR 강하를 모두 고려한 통합 시뮬레이션을 지원하여 정확한 전력 소비 분석이 가능하다.

 

static analysis

redhawk에서 정적 분석(static analysis)은 IC(집적회로)가 작동하는 동안 발생하는 전력 소비량에 대한 정적 분석을 말한다. 이는 IC의 레이아웃 및 회로 구성에 기초하여 실행 전력 소비를 추정한다. static analysis을 수행하여 IC의 전력 소비량에 영향을 미치는 다양한 요인을 식별할 수 있습니다. 이러한 요인에는 다음이 포함됩니다.

 

1. 전원 공급 장치 네트워크: 전력 소비량은 IC에서 전원을 공급받는 네트워크의 구성 및 전압/전류 레벨에 따라 달라질 수 있습니다.

2. 논리 회로: 전력 소비는 IC 내의 논리 회로의 구성 및 동작에 따라 달라질 수 있다.

3. 전환 동작: IC로부터의 입력 신호의 변화로 인해 스위칭 동작이 발생하여 전력 소비가 발생한다.

4. 레이아웃: 전력 소비량은 IC의 레이아웃에 따라 달라질 수 있습니다. 레이아웃에서 전원 및 접지 라인의 위치, 연결 길이 등은 전력 소비량에 영향을 미칩니다.

 

static analysis을 통해 이러한 요인을 식별하고 최적화할 수 있으므로 IC의 전력 소비를 줄일 수 있습니다. RedHawk는 static analysis을 지원하는 다양한 기능을 제공하며, 사용자는 이를 활용하여 IC의 전력 소비를 최적화할 수 있다.

 

dynamic analysis

RedHawk에서 동적 분석(dynamic analysis)은 IC(집적회로)가 작동하는 동안 발생하는 전력 소비량에 대한 동적 분석을 말한다. 이는 IC의 실제 작동으로 인한 전력 소비량을 측정하고 분석하는 것을 의미한다. dynamic analysis을 통해 IC의 작동 시간 동안 발생하는 전력 소비 패턴을 확인할 수 있습니다.

 

1. 작동 전압/전류: IC가 실행되는 동안 발생하는 전압 및 전류 값을 측정할 수 있습니다.

2. 스위칭 동작: IC로부터의 입력 신호의 변화로 인해 스위칭 동작이 발생하여 전력 소비가 발생한다. dynamic analysis을 통해 이 스위칭 동작을 측정할 수 있습니다.

3. 전원 레이아웃: IC의 동작에 따라 전력 소비가 발생하는 위치와 위치를 결정할 수 있습니다.

4. 전원 노이즈: IC 내부의 전원 노이즈 및 스파이크 측정.

 

Dynamic 분석을 통해 이 정보를 파악하고 분석함으로써 IC의 전력 소비를 최적화할 수 있습니다. RedHawk는 동적 분석을 지원하는 다양한 기능을 제공하며, 사용자는 이를 활용하여 IC에서 전력 소비를 최적화할 수 있다.

 

static vs dynamic

레드호크에서 정적 분석(static analysis)은 IC(집적회로)가 작동하는 동안 발생하는 전력 소비량에 대한 정적 분석을 말한다. 이는 IC의 레이아웃 및 회로 구성에 기초하여 실행 전력 소비를 추정한다. 반면, dynamic analysis은 IC의 거동을 시뮬레이션하여 그 거동에 따른 전력 소비량을 분석하는 것을 의미한다. 이는 IC의 동작을 정확하게 모델링하고 전력 소비량을 예측하고 전력 소비량을 정확하게 추정하기 위해 수행된다. 따라서, static analysis은 레이아웃 기반 미세 전력 소비량을 추정하는 데 유용하며, dynamic analysis은 IC 거동에 따른 실제 전력 소비량을 예측하는 데 유용하다. 이 두 가지 분석 방법은 모두 RedHawk에 의해 지원되며 IC 설계 단계에서 전력 분석을 수행하는 데 필수적이다.

 

redhawk 하는법

redhawk는 반도체 신호선에서 발생하는 전력 손실과 온도 분포를 예측하고 최적화하는 시스템이다. RedHawk는 높은 수준의 정확도를 제공하며 최소한의 시간과 노력으로 반도체 설계를 개선할 수 있도록 지원합니다. 다음은 RedHawk를 사용하여 설계를 최적화하는 방법입니다.

 

1. 설계 데이터 가져오기. RedHawk을 실행하고 설계 데이터를 가져옵니다. 이를 위해 Cadence Counter 또는 Synopsys Design Compiler와 같은 EDA(Electronic Design Automation) 도구를 사용하여 설계를 만들고 이를. db 또는. lib와 같은 파일 형식으로 저장합니다. 그런 다음 RedHawk가 파일을 로드합니다.

2. Power Network Extraction을 합니다. RedHawk는 전력망을 추출하고 회로의 전력 손실을 계산합니다. 이렇게 하려면 "전원 네트워크 추출" 도구를 사용하여 전원 네트워크를 추출하십시오.

3. 전력 손실 계산. RedHawk는 전력 네트워크를 기반으로 전력 손실을 계산합니다. 이렇게 하려면 "static IR drop" 도구 또는 "dynamic IR drop" 도구를 사용하십시오. static IR Drop은 전류가 정지해 있을 때의 전력 손실을 계산하고 dynamic IR Drop은 전류가 변화할 때의 전력 손실을 계산합니다.

4. 온도 분포 계산. 전원 손실로 인한 온도 상승을 계산합니다. RedHawk는 "온도 상승" 도구를 사용하여 온도 분포를 계산합니다.

5. 최적화된 전력 손실 및 온도 분포를 기반으로 설계를 최적화합니다. 이를 위해 redhawk는 다양한 최적화 도구를 제공한다. 최적화 도구를 사용하여 전원 네트워크 추출부터 시작하여 설계를 수정하고 다시 최적화합니다.

6. 결과 분석. RedHawk에서 계산한 결과를 분석하여 설계를 평가합니다. 이렇게 하려면 "전원 무결성" 또는 "열 무결성" 도구를 사용하여 전원 손실 및 온도 분포를 확인하십시오. 결과에 따라 설계를 수정하고 최적화한 후 반복합니다.

 

redhawk 주의점

레드호크는 사용자가 높은 수준의 전력 효율과 신뢰성을 보장하면서 반도체 설계를 최적화할 수 있도록 돕는 전력 소비 및 온도 분석 도구다. RedHawk를 사용하여 전력 분석 및 최적화를 수행할 때 다음 주의사항을 고려해야 합니다.

1. 모델링 정확도: RedHawk를 사용하여 정확한 결과를 얻으려면 정확한 전력망, 지지대, 전원 및 접지 연결 정보를 사용한 정확한 모델링이 필요합니다.

2. 적절한 분석 설정: RedHawk를 사용하여 분석할 때는 적절한 분석 설정을 선택해야 합니다. 분석 대상 및 관심 영역을 정확하게 지정하고, 분석의 정확성과 실행 시간을 고려하여 적절한 설정을 선택한다.

3. 충분한 리소스 할당: RedHawk는 대형 설계의 분석을 수행하도록 설계되었지만 대형 설계의 분석에는 충분한 메모리, 디스크 공간 및 CPU 리소스가 필요합니다. 따라서 분석을 수행하기에 충분한 리소스를 할당해야 합니다.

4. 분석 결과 검증: RedHawk를 사용하여 얻은 결과를 신뢰하려면 검증이 필요합니다. 다양한 분석 결과를 확인해야 하며, 필요한 경우 설계를 수정하거나 추가로 분석하여 결과를 검증해야 한다.

5. 라이선스 및 보안 : redhawk를 사용하기 전에는 라이선스 구매와 보안 인증 절차를 완료해야 합니다. 라이선스 및 보안에 대한 정확한 이해가 필요하고, 해당 사황을 준수해야 합니다.