전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_25.11

라피더스가 밝힌 구축 중인 회로 설계 EDA, 벤더 툴에 자사 AI 모델 추가
자사의 2nm 세대 프로세스를 사용한 회로 설계에 적용한 결과 공개

라피더스(Rapidus, 도쿄)가 현재 구축하고 있는 설계 지원용 AI(인공지능) 베이스 EDA(Electronic Design Automation)의 최신 상황을 보고했다. 이번 보고는 Cadence Design Systems Japan의 프라이빗 이벤트 ‘CadenceCONNECT Japan 2025’(2025년 7월 25일 요코하마시에서 개최, 이하, 이번 이벤트)에서 이루어졌다. 이번 이벤트는 미국 Cadence Design Systems의 EDA 제품 유저를 대상으로 한 이벤트로, 라피더스는 Cadence의 AI 처리 제품을 베이스로 한 EDA를 소개하고, 2nm 세대 프로세스로 만든 회로 블록 설계에 그것을 적용한 결과도 공개했다.

-- 2종류의 EDA 툴 군(群)을 마련 --
2027년 중에 2nm 세대의 반도체 양산을 개시할 계획을 가지고 있는 라피더스는 그 이정표로서 2nm 세대의 기본 소자(트랜지스터) 시작(試作)에 성공했다고 2025년 7월 18일에 발표했다. 라피더스가 파운드리(제조수탁) 사업을 하려면, 양산용 제조 라인 구축과 함께 유저의 설계 지원에 사용되는 EDA 구축이 반드시 필요하다. 라피더스는 그 EDA에 대한 개요를 2024년 8월에 도쿄에서 개최된 ‘RISC-V Day Tokyo 2024 Summer’(이하, 작년 이벤트)에서 발표했다. 라피더스가 공개석상에서 EDA에 대해 구체적으로 발표를 한 것은 작년 이벤트가 처음이었다.

강연을 위해 이번 이벤트에 참여한 것은 작년 이벤트와 마찬가지로 라피더스의 쓰루사키(鶴崎) 엔지니어링센터 설계기술통괄부 디렉터이다. 라피더스가 구축 중인 EDA는 크게 2종류의 EDA 소프트웨어 툴(이하, EDA 툴) 군으로 이루어져 있다.

하나는 전통적인 EDA 툴 군(논리 합성 툴이나 자동 배치 배선 툴, 논리 시뮬레이터 등)으로, RTL(Register Transfer Level)의 논리 데이터에서 GDS-II 형식의 마스크 레벨 데이터까지의 설계 공정을 커버한다.

다른 하나는 AI/기계학습 기반의 새로운 EDA 툴 군으로, 이 새로운 툴을 ‘Raads (Rapidus AI-Assisted Design Solution) 툴’이라고 부른다. 이 Raads 툴 군을 사용하여 유저의 설계 기간을 단축하거나, 초보라도 전문가 수준의 설계 품질을 달성하는 것을 목표로 하고 있다.

-- 새로운 툴 군은 2025년 말에 제공 개시 --
Raads의 각 툴은 처음부터 개발하는 것이 아니라, EDA 벤더의 AI 처리 제품이나 기술을 기반으로 하고 있다. 예를 들어, 라피더스의 2nm 세대 프로세스에 최적화된 학습이 완료된 AI 모델을 라피더스가 제공하며, 그 모델의 처리는 EDA 벤더의 제품에서 실행된다.

라피더스의 완전한 오리지널 툴은 경쟁 파운드리와의 차별화에는 효과적이지만, 툴 개발 공수(工數)가 많고, 유저가 그 툴을 사용하기 시작할 때의 난이도가 높다는 등의 단점이 있다. EDA 벤더의 제품이나 기술을 기반으로 한 Raads 툴은 보다 현실적 조건을 고려한 방안이라고 할 수 있다. Raads 툴 군은 설계용 기본 데이터셋인 PDK(Process Design Kit) 0.5 버전과 동일하게 2025년 말부터 제공을 시작할 예정이다. 하지만 2025년 말까지 완성되지 못한 툴이나 기능이 남아 있을 것이라고 한다. PDK 1.0 버전 제공이 시작되는 2026년 말에는 Raads 툴 군도 대체로 완성될 예정이다.

-- 목적이 다른 3종류의 툴 --
Raads 툴 군은 목적 별로 3가지로 나뉜다. 첫 번째는 상류 설계의 부하 저감에 기여하는 ‘Raads Generator’와 ‘Raads Predictor’. 두 번째는 설계 기간 단축에 기여하는 ‘Raads Manager’와 ‘Raads Optimizer’, ‘Raads Compiler’. 세 번째는 설계 생산성 개선에 기여하는 ‘Raads Navigator’와 ‘Raads Indicator’이다.

이번 이벤트에서는 Cadence 제품을 베이스로 한 Raads Navigator와 Raads Indicator, Raads Optimizer의 설명 및 적용 결과에 대한 소개가 있었다. 또한 Raads Generator와 Raads Predictor에 대해서는 2025년 10월, 요코하마시에서 개최될 예정인 ‘Design Solution Forum 2025’에서 발표될 것으로 보인다. Raads Manager와 Raads Compiler에 대해서는 2024년 9월에 도쿄에서 개최된 Synopsys Japan의 프라이빗 이벤트 ‘SNUG Japan 2024’에서 발표되었다.

-- 파라미터를 AI로 최적화 --
라피더스의 쓰루사키 디렉터는 이번 이벤트에서 Cadence 제품을 베이스로 한 Raads 툴인 Raads Optimizer를 맨 먼저 소개했다. Raads Optimizer는 논리 합성 툴(예를 들면, Cadence의 ‘Genus Synthesis Solution’)이나 자동 배치 배선 툴(Cadence의 ‘Innovus Implementation System’)과 같은 전통적인 EDA 툴에 설정하는 파라미터의 최적화를 목표로 한 것이다.

구체적으로는, 라피더스의 2nm 세대 프로세스에 최적화된 AI 모델을 라피더스가 마련하고, Cadence의 AI 베이스의 파라미터 최적화 툴 ‘Cerebrus’가 그 모델을 이용함으로써 전통적인 EDA 툴에 설정하는 최적의 파라미터를 찾아낸다. Cerebrus는 설계를 처리할 때마다 AI 모델 개선이 가능하기 때문에 “우리가 제공하는 AI 모델을 기점으로 유저 측에서 보다 뛰어난 A I 모델로 발전시킬 수 있다”(쓰루사키 디렉터)라고 한다.

쓰루사키 디렉터는 Raads Optimizer의 유효성을 평가한 결과도 소개했다. 어떤 회로 블록 A의 논리 합성과 배치 배선 설계의 EDA 처리(이하, 일련의 EDA 처리)에서 Raads Optimizer(Cerebrus)를 적용한 경우(라피더스의 2nm 세대 프로세스에 최적화한 AI 모델을 이용한 경우)와 적용하지 않는 경우(라피더스의 2nm 세대 프로세스에 최적화한 AI 모델을 이용하지 않는 경우)를 비교한 결과, Raads Optimizer의 적용으로 일련의 EDA 처리 시간이 38% 단축되었다.

또한, 회로 블록 A를 처리해 개선한 AI 모델을 사용해 매우 비슷한 회로 블록 B에 대해 일련의 EDA 처리를 실시한 결과, 개선한 AI 모델을 사용하지 않은 경우에 비해 회로 블록 B의 WNS(Worst Negative Slack: 타이밍 제약 위반이 가장 큰 패스의 지연 시간)를 약 절반으로 단축할 수 있었다.

-- 설계 규칙 위반 해소법을 시사 --
두 번째로 소개된 Cadence 제품 기반 Raads 툴은 Raads Navigator이다. Raads Navigator는 설계에 문제가 발생한 경우, 그 문제를 해결하는 지침을 유저에게 제시해 준다. Raads Navigator는 Cadence 제품 ‘Joint Enterprise Data and AI Platform’(이하, JedAI)을 베이스로 하고 있다. JedAI는 Cadence의 AI 처리 플랫폼으로, 예를 들어, 각종 EDA 툴로부터 정보를 수집해 AI가 학습하고, 그 학습 결과를 통해 AI가 추론함으로써 설계 생산성이 높아진다.

이번 이벤트에서 쓰루사키 디렉터는 Raads Navigator를 타이밍 설계 개선에 적용한 사례를 소개했다. 구체적으로는, 정적 타이밍 해석(Static Timing Analyzer) 툴(Cadence의 ‘Tempus Timing Signoff Solution’)이 출력한 타이밍 위반 데이터를 위반 종류 등에 따라 분류한다. 그리고, 그 위반을 해소하기 위한 설계 변경 지침을 제시한다.

-- 설계자의 질문에 답하는 챗봇 --
세 번째로 소개된 Cadence 제품 기반 Raads 툴은 Raads Indicator이다. Cadence 제품 ‘JedAI Copilot’을 베이스로 하고 있다. JedAI Copilot은 JedAI의 일부로, 대규모 언어모델(LLM)을 갖춘 챗봇이며, 설계자로부터의 각종 문의에 대해 답한다. 이번 이벤트에서는 설계 매뉴얼을 LLM으로 도입한 사례가 공개되었다. 유저가 설계에 관한 문의를 하면, 매뉴얼의 적절한 부분(내용)을 즉시 제시할 수 있다.

이번 쓰루사키 디렉터의 강연은 Cadence Japan의 이벤트에서 이루어졌기 때문에 3종류의 Cadence 제품 베이스 Raads 툴이 소개되었다. Cadence의 경쟁사인 EDA 벤더 Synopsys 등도 같은 종류의 제품을 보유하고 있어, 예를 들면, 3종류의 Synopsys 제품 베이스 Raads 툴도 마련될 것으로 보인다.

 -- 끝 --

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