전력망 동적 시뮬레이터는 벡터 모드나 벡터리스 모드에서 생성된 활동 스위트를 구별할 수 없다. 그러나 실제 회로 동작과의 상관관계 면에서 동적 전력망 분석의 품질은 활동 스위트의 품질에 의해 좌우된다. 두 접근 방법의 장단점을 살펴보자.


글 | 마르코 츄(Marko Chew)
기술 마케팅 엔지니어
멘토 그래픽스

벡터와 벡터리스 모드라는 용어는 동적 전력망(PG) 분석의 맥락에서 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 이 용어들이 뜻하는 것은 무엇일까? 전력망의 동적 시뮬레이터는 디자인의 활동 스위트(activity suite)를 이용하여 전력망의 전압과 전류를 계산한다. 벡터 모드에서는 로직 시뮬레이션을 이용해 완전한 활동 스위트를 생성한다. 벡터 모드는 대개 VCD(Value Change Dump)라고 부른다. 벡터리스 모드에서는 전력망 분석 툴이 활동 스위트를 생성한다.
전력망 동적 시뮬레이터는 벡터 모드나 벡터리스 모드에서 생성된 활동 스위트를 구별할 수 없다. 그러나 실제 회로 동작과의 상관관계 면에서 동적 전력망 분석의 품질은 활동 스위트의 품질에 의해 좌우된다. 두 접근 방법의 장단점을 살펴보자.



벡터 모드는 보다 정확한데, 이는 다양한 게이트 구성요소들, 특히 플립플롭 경계들 간의 시간적 관계가 보존되기 때문이다. 그림 1은 VCD 트레이스에서의 게이트 활동 시퀀스를 보여준다. 이 예제에서 청색 주석 선을 따라 있는 게이트들은 동적 전력망 분석의 시간 간격 동안 활성화된다.  활동 스위트에 있는 일련의 게이트들을 따라 플립플롭이 구성되어 있음에 주목하자.



게이트 파이어링(gate firing) 시퀀싱은 정적 타이밍 분석(STA)의 타이밍 윈도우를 포함해야 한다(그림 2). 이 타이밍 윈도우는 게이트 고유 지연과 기생 지연을 모두 설명해 주는 보다 정확한 지연 시퀀싱을 제공한다.
그림 3은 활동 스위트에 포함될 게이트들을 무작위적으로 선택하는 간단한 벡터리스 모드의 구현을 보여준다. 적색 선들은 이 활동 스위트에 포함된 게이트들을 나타낸다. 보다시피, 실제 회로 동작과의 상관관계는 대단치 않다. 활동 스위트에 관계 없는 STA 경로의 부분 path들이나 게이트들이 포함되어 있기 때문이다. 실제 회로 동작에서 게이트 트리거링이 일어날 가능성은 관계 없는 게이트들보다는 팬아웃 게이트의 경우가 보다 높다.
그림 4는 활동 스위트의 구축 시에 STA 경로를 생성하는 또 다른 벡터리스 모드의 구현을 보여준다. Combination logic의 상관관계를 유지하기 위해 STA 경로를 구성하는 일부 path들에 우선권이 주어진다. STA 정보를 활용하는 데 따른 이점은 이른바 허위 경로들이 제거된다는 것이다. 그러나 플립플롭 소자들 간의 상관관계는 잃어버리게 된다. 전력망 분석 시의 각 클럭 주기는 다른 모든 클럭 주기와 관계가 없다. 원핫 인코딩(one-hot encoding)과 같은 특정한 상태 기계의 설계 스타일에서는 연속적인 상관관계가 낮아지게 된다.
VCD 접근 방법의 단점은 주로 다양한 이유로 인해 데이터를 이용할 수 없는 데 따른 직접적인 결과다. 로직 시뮬레이션의 실행은 너무나도 많은 VCD 데이터를 생성한다. 따라서 이를 디스크에 기록하게 되면 시뮬레이션 실행시간이 크게 늘어나므로 VCD 데이터의 대부분은 일상적으로 폐기된다. VCD 데이터를 이용할 수 있다 해도 이 데이터는 대개 너무나도 늦게 도달하기 때문에 전력망 분석의 실행에 포함시킬 수 없다. 게다가 VCD 데이터 크기는 더욱 축소될 경우가 많은데, 이는 전력망을 충분히 강조하는(높은 전력 신호를 갖는) VCD 벡터들만이 유지되기 때문이다(그림 5). 그 최종 결과는 VCD 데이터의 커버리지가 잠재적인 전력망 문제들을 알아낼 수 있을 만큼 양호하지 않을 수도 있다는 것이다.



반면에 벡터리스 모드는 전력망의 작은 영역 내나 약한 영역 근처에 활동을 스케쥴링하는 것과 같은 기법을 이용함으로써 잠재적인 전력망 문제들을 알아낼 가능성을 높여주는 벡터들을 구축할 수 있다. 그림 6은 활성화된 게이트들이 몰려 있는 이 같은 국부적인 영역들 근처에 3개의 STA 경로 부분들이 구축되어 있는 예를 보여준다. 영역 1은 동일한 시간 간격 내에 세 개의 게이트가 활성화 되어 있는 반면, 영역 2는 두 개의 게이트가 활성화 되어 있다.
요컨대, 벡터 모드는 실제 회로의 동작에 대한 최상의 상관 관계를 제공하지만 충분히 다양한 벡터들을 얻기 힘들 때가 많기 때문에 대개는 벡터리스 모드가 디폴트 옵션이다. 따라서 STA 보고서를 포함시키는 등 충분히 주의를 기울인다면 실제 회로 동작과의 상관관계를 향상시킬 수 있다. 학계의 연구 커뮤니티에서 개발중인 다른 벡터리스 기법들은 실제 회로 동작과의 상관 관계를 더욱 향상시킬 수 있는 가능성을 보여주고 있다.  ES