La próxima encarnación de EDA

La industria EDA ha abordado gradualmente los problemas a medida que surgen en el diseño de sistemas electrónicos, pero ¿está a punto de ser interrumpido? La academia ciertamente ve esto como una posibilidad, pero no todos ven que suceda por la misma razón.

La comunidad académica reflexionó sobre el futuro de EDA en la reciente Design Automation Conference. En lugar de la desaparición de la EDA como la conocemos, argumentan que una nueva era está a punto de comenzar. Tres paneles lo abordaron de maneras completamente diferentes. Uno preguntó: "¿Cuáles son las grandes oportunidades en el próximo renacimiento de EDA?" Un segundo se tituló "¿Cuál es el futuro de EDA de código abierto?" Y el tercero, "Aprendizaje automático para la automatización del diseño electrónico: exuberancia irracional o el amanecer de una edad dorada".

La industria de EDA ha experimentado una serie de cambios significativos, no todos los cuales han tenido éxito comercial. Hace veinte años, la industria de EDA buscaba un nuevo nivel de abstracción por encima de RTL, que se denominó Nivel de sistema electrónico (ESL). Si bien los elementos de este esfuerzo ahora son parte de la cartera de herramientas de la industria, como la síntesis de alto nivel y la creación de prototipos virtuales, y existen lenguajes como SystemC, el esfuerzo general no ha llevado a una nueva abstracción. Hoy, ESL sigue siendo una tecnología de nicho.

¿Por qué? Una explicación es que ESL era demasiado amplio, demasiado general y la brecha entre ESL y RTL era demasiado grande. ESL requiere que se impongan restricciones a los diseños o idiomas para hacer posible la síntesis. Por ejemplo, el diseño de procesadores es una de las pocas áreas en las que existen lenguajes dedicados, y recientemente se han creado más con la introducción de RISC-V.

Debido a que la especificación del procesador extensible RISC-V es de código abierto, ha permitido realizar más investigaciones sobre la arquitectura del procesador. Se están desempolvando lenguajes que existían en el pasado, como SysML, mientras se crean nuevos lenguajes como Chisel. Y se lanzan herramientas de síntesis de procesador, junto con metodologías de verificación y modelos de referencia.

En un contexto más amplio, el movimiento hacia soluciones específicas de dominio crea la oportunidad para muchas abstracciones altamente especializadas, cada una de las cuales se puede dedicar a un solo dominio. Esto, a su vez, promueve una revitalización de la investigación.

Entonces, ¿el futuro de EDA será el mismo que hoy?

El papel de EDA Para poner esto en perspectiva, EDA proporciona tres servicios principales: productividad, optimización y garantía. Aunque los diseños son cada vez más grandes y complejos, el tamaño de los equipos y los horarios se han mantenido relativamente fijos, lo que significa que la productividad siempre debe aumentar. Encontrar la solución adecuada que equilibre el costo, el rendimiento y la potencia es un gran problema de optimización. A medida que las geometrías se hacen más pequeñas, se vuelve más difícil garantizar que un diseño funcionará cuando se fabrique. Implica un número creciente de factores físicos que deben tenerse en cuenta.

A medida que la Ley de Moore se ralentiza, la industria está considerando varias direcciones para una futura expansión. Algunos de ellos implican un cambio en la arquitectura, mientras que otros estudian nuevas tecnologías de envasado. Esto se suma a los nuevos materiales y técnicas de fabricación. Jayanthi Pallinti, directora de la división de productos ASIC de Broadcom, brindó información sobre los desafíos que enfrentan los diseñadores (consulte la Figura 1). “A 16nm, teníamos alrededor de 6000 reglas de diseño. Ahora, en 3 nm, ese número ha aumentado a más de 15 000. Incluso con todas las innovaciones que ha realizado EDA, y estas están ayudando, sigue siendo un desafío".

Pallinti argumenta que EDA debe volverse más jerárquico para mantener el ritmo, y que todo el sistema debe diseñarse conjuntamente en lugar de tratarse secuencialmente.