Vivado Synthesis & Implementation 옵션/전략
완전 가이드 (Vivado 2025.1 기준)

1) 전체 흐름과 핵심 개념

2) Synthesis 옵션 심층 가이드 (UG901 기반)

※ 표기는 Vivado Tcl 옵션 표기와 동일하며, 대표적 효과/주의점을 정리했습니다. 전략별 기본값 매트릭스는 아래 3장 참조.

자세한 정의/속성 예제는 UG901의 Vivado Preconfigured Strategies 및 Synthesis Attributes 섹션을 참고하세요.

3) Synthesis 미리 구성된 전략과 적용 시나리오

아래 표는 대표 전략의 의도와 권장 사용 사례입니다. 실제 옵션 매트릭스는 Vivado 릴리즈마다 조금씩 달라질 수 있습니다.

전략별 상세 옵션 매트릭스는 UG901 “Vivado Preconfigured Strategies” 표를 참고하세요.

4) Implementation 전략: 목적/특징/적용 조건 (UG904 기반)

아래는 UG904의 Strategy 설명을 바탕으로, 실무 관점의 “언제 쓰나/무엇을 노리나”를 추가한 요약입니다.

5) 주요 Directives 상세

5.1 place_design – Placer Directives

5.2 route_design – Router Directives

5.3 phys_opt_design – Physical Optimization

팬아웃 복제, 경로 그룹 최적화, 인터커넥트 리타이밍, 홀드 수정, DSP/BRAM/URAM 레지스터 최적화 등 다수의 패스가 포함됩니다. post-place와 post-route 모두 사용 가능하며, 전략에 따라 Explore·AggressiveExplore·AggressiveFanoutOpt 등으로 강도를 조절합니다.

5.4 opt/power 옵션

• opt_design: Control Set Merging/Reduction, Remap, Resynth 등 논리 최적화.
• power_opt_design: Clock Gating/CE 활용/인텔리전트 게이팅. 전력 목표 시 Power_* 전략과 병행.

5.5 RQS(Report QoR Suggestions) 전략 연동

place_design의 RQS directive는 사전에 읽어둔 RQS 파일의 “전략 제안”을 직접 반영합니다. 정확한 레퍼런스 DCP와 최신 RQS 생성이 필수입니다.

6) QoR Suggestions(RQS) & Incremental 활용

# (1) 기준선 합성/구현 후 RQS 생성
open_run impl_1
report_qor_suggestions -file rqs_impl1.rqs

# (2) 제안 적용(자동/수동)
read_qor_suggestions rqs_impl1.rqs

# (3) 전략에 RQS 연동(선택)
#  - place_design -directive RQS 가 RQS 전략 제안을 따르도록 설정
place_design -directive RQS

# (4) 반복: 새 DCP로 재구현 → 새 RQS 생성 → 적용
        

# 증분 모드
read_checkpoint -incremental ref_impl_routed.dcp
opt_design
place_design
phys_opt_design
route_design
        

7) 설계 유형별 추천 조합 & 실전 레시피

7.1 고성능(DSP/연산 파이프라인)

• Synth: Flow_PerfOptimized_high (또는 기본 + -resource_sharing off, -retiming 검토)
• Impl: Performance_Explore → 근접 시 ExplorePostRoutePhysOpt
• 보정: route_design -directive NoTimingRelaxation, -tns_cleanup, post-route phys_opt_design
• 메모: DSP 캐스케이드/프리애더 속성(USE_DSP 등)과 타겟 Fmax에 맞춘 파이프라이닝 단계.

7.2 메모리/NoC 허브형(넓은 버스, BRAM/URAM 집중)

• Synth: 기본 또는 면적/성능 균형.
• Impl: Performance_WLBlockPlacement(필요시 FanoutOpt) + place_design -directive EarlyBlockPlacement 검토
• 보정: 라우팅은 AlternateCLBRouting 또는 Explore.
• 메모: 포트 바이트-스와즐/버스 대칭/층간 슬라이스 균형을 위한 Floorplan 함께 적용.

7.3 초고유틸(>80%)·혼잡 지배

• Synth: -no_lc 고려, SRL 추출 억제(-no_srlextract 또는 SHREG_EXTRACT=NO)로 로컬 혼잡 완화.
• Impl: Congestion_SpreadLogic_(high/med/low), UltraScale 계열은 AlternateCLBRouting
• 보정: ExtraNetDelay_high로 배치 단계의 낙관적 지연 추정을 교정.

7.4 SSI/SLR 횡단 지배

• Synth: 계층 유지보다 rebuilt 평탄화가 유리한 경우 다수.
• Impl: Performance_SpreadSLL / BalanceSLL / BalanceSLRs / HighUtilSLRs
• 보정: SLR 크로싱 경로를 Path Group으로 묶고(타이밍 그룹) 파이프라인 보강.

7.5 저전력 우선

• Synth: 공유/게이팅 적극 활용, Flow_AreaOptimized_* + Power 조합.
• Impl: Power_DefaultOpt 또는 Power_ExploreArea로 power_opt_design 활성.
• 보정: CE 기반 게이팅, report_power로 효과 검증.

7.6 빠른 반복/프로토타이핑

• Synth: Flow_RuntimeOptimized
• Impl: Flow_Quick (또는 RuntimeOptimized)
• 보정: 병목 구간만 부분 적용/부분 합성(OOC) 병행.

7.7 Tcl 레시피(샘플)

# 고성능 근접 마무리
opt_design
place_design -directive ExtraNetDelay_high
phys_opt_design -directive Explore
route_design  -directive NoTimingRelaxation -tns_cleanup
phys_opt_design -directive Explore   ;# post-route

# 혼잡 지배 대형 디자인
opt_design
place_design -directive AltSpreadLogic_high
route_design -directive AlternateCLBRouting
phys_opt_design -directive AggressiveExplore
    

8) 타이밍 클로저 체크리스트 & 디버깅 절차

1. XDC 검증: report_timing_summary, report_clock_interaction, report_exceptions로 제약 이상 확인.
2. 병목 분류: 경로 타입(DSP/BRAM/SLR/장거리/고팬아웃) → 혼잡/밀도 → 제약 품질.
3. 전략 선택: 성능/혼잡/전력/런타임 우선순위에 맞춰 7장 조합 적용.
4. RQS 적용: report_qor_suggestions → read_qor_suggestions → 반복.
5. 증분/재현성: 좋은 DCP를 기준으로 read_checkpoint -incremental 고려.
6. 미세조정: phys_opt_design의 Fanout/Interconnect/Hold-fix 등 패스 선택적 강화.

라우터 -tns_cleanup은 WNS에 영향 없이 TNS 개선에 유용. 포스트라우트 phys_opt_design과 궁합이 좋습니다.

9) 버전/디바이스 주의사항

• 전략/Directive 명칭은 릴리즈마다 소폭 변화. 빌드 로그 또는 “Listing the Strategies/Directives for a Release” 섹션으로 확인.
• Versal: place_design에서 NoC Compiler, VTree 옵션 등 Versal 전용 스위치 존재. 문서의 Versal 전용 챕터를 참고.
• UltraScale 계열: AlternateCLBRouting은 혼잡 해소에 유용(라우터 런타임↑ 가능).

10) 참고 문헌 (AMD 공식)

• UG901 — Vivado Design Suite User Guide: Synthesis (2025.1) — Preconfigured Strategies 표, Synthesis Attributes.
• UG904 — Vivado Design Suite User Guide: Implementation (2025.1) — Implementation Strategy 설명, Placer/Router/Phys Opt Directives, RQS/Incremental.
• UG904 — Implementation Strategy Descriptions, Available Directives, Directives Mapping, route_design Tcl 레퍼런스.
• UG906 — Design Analysis and Closure Techniques (2025.1) — report_qor_suggestions, 타이밍/혼잡 분석.