LOADBench 发布开源模拟 IC 数据集与六项基准

论文AI 评分 72/100arXiv cs.AI待复核
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针对模拟 IC 设计中机器学习缺乏公开数据、评测标准不统一的问题,研究者发布 LOADBench:一个开源数据集加一套标准化基准。数据集基于 SkyWater130 PDK,覆盖 100 多种运算放大器拓扑(1、2、3 级),每个拓扑附带结构与功能标注、对称与尺寸约束规则、Ngspice 测试台,以及一次多目标 NSGA-II 尺寸优化运行,产生约 10^3 个帕累托最优和 10^6 个中间尺寸-性能对。在此之上定义六项基准任务:反向尺寸、拓扑选择、子电路分类、结构电路生成、帕累托成员预测和多目标优化。数据、标注与指标例程参考实现均以开放许可发布。

全文梳理

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模拟设计 ML 的数据困境

论文指出,模拟集成电路设计中的机器学习受限于两点:公开数据有限,以及缺少标准化评测。不同论文的结果通常来自各自定制、往往不公开的数据集,并使用临时设定的指标,导致方法之间难以可靠比较。LOADBench 试图同时填补这两个缺口,做法是提供一个大规模开源数据集,并配套一套标准化基准。这一动机决定了数据集的组织方式:不只是给出一批电路样本,而是把评测协议一并固定下来,使异构的模拟设计自动化方法能在同一套任务和指标下被直接对比。

数据集里有什么

数据集的电路基于 SkyWater130 PDK,包含 100 多种运算放大器拓扑,覆盖 1 级、2 级和 3 级结构。每个拓扑都配有结构标注与功能标注,以及针对该拓扑的尺寸约束,包括对称规则和尺寸规则。此外还提供 Ngspice 测试台,以及一次多目标 NSGA-II 尺寸优化运行的结果,每个拓扑约产生 10^3 个帕累托最优解和 10^6 个中间尺寸-性能对。作者称,这是模拟 IC 设计自动化四十多年来面向机器学习开发最全面的数据集。

六项基准任务

在数据之上,作者定义了六项带明确协议的基准任务:反向尺寸、拓扑选择、子电路分类、结构电路生成、帕累托成员预测和多目标优化。这些任务覆盖了从给定性能反推尺寸、从候选拓扑中做选择、对子电路分类,到直接生成电路结构、判断某个解是否属于帕累托前沿,以及多目标优化的完整链条。数据集、真值标注以及定义指标的例程参考实现均以开放许可发布,目的是让不同模拟设计自动化方法的评测可复现、可直接比较。

为什么值得看

模拟电路 ML 长期缺公开数据和统一评测,这套数据与六项任务让不同方法可直接对比。

数据集

信源1 家

  1. [1]arXiv cs.AI一手信源LOADBench: A Large Open Analog Dataset and Benchmark for Machine Learning in IC Design

关键事实

  • 数据集覆盖 100 多种运算放大器拓扑,包含 1、2、3 级结构,基于 SkyWater130 PDK[1]

  • 每个拓扑附带结构/功能标注、对称与尺寸约束、Ngspice 测试台,以及一次 NSGA-II 尺寸优化运行[1]

  • 每次优化约产生 10^3 个帕累托最优和 10^6 个中间尺寸-性能对[1]

  • 定义六项基准任务:反向尺寸、拓扑选择、子电路分类、结构电路生成、帕累托成员预测、多目标优化[1]

  • 数据集、标注与指标例程参考实现以开放许可发布[1]

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