단상(Single-Phase)에서 이상(Two-Phase), 비중첩 클로킹 변환을 위한 오픈소스 흐름

요약

본 논문은 현대 설계 흐름에서 자동화가 부족하여 채택이 어려웠던 2상 클로킹(Two-Phase Clocking)을 위한 완전 자동화된 오픈 소스 플로우를 제시합니다. 이 방법론은 OpenROAD Flow Scripts (ORFS)에 통합되어, 기존의 플립플롭 기반 RTL을 Yosys 기술 매핑, ABC 리타이밍, 듀얼 클럭 트리 합성 등을 사용하여 래치 기반 설계로 자동 변환합니다. 이를 통해 타이밍 마진과 유연성을 확보하면서도, 전력 감소 및 래치 수 감소 효과를 입증하는 두 가지 변형(클럭 게이팅 및 순환 멀티플렉서)을 구현했습니다.

핵심 포인트

• 2상 클로킹의 복잡성 문제를 해결하기 위해 완전 자동화된 오픈 소스 설계 플로우를 개발함.
• OpenROAD Flow Scripts (ORFS)에 통합되어 RTL-to-GDS 전 과정에서 2상 클럭 설계를 지원함.
• 플립플롭 기반 RTL을 Yosys 등을 활용하여 래치 기반의 2상 구조로 자동 변환하는 방법론을 제시함.
• 클럭 게이팅 및 순환 멀티플렉서(recirculation mux)를 구현하여, 기존 대비 높은 전력 감소율과 래치 수 감소 효과를 입증함.