With the ever increasing complexity of specifications, manual sizing for analog circuits recently became very challenging. Especially for innovative, large-scale circuits designs, with tens of design variables, operating conditions and conflicting objectives to be optimized, design engineers spend many weeks, running time-consuming simulations, in their attempt at finding the right configuration. Recent years brought machine learning and optimization techniques to the field of analog circuits design, with evolutionary algorithms and Bayesian models showing good results for circuit sizing. In this context, we introduce a design optimization method based on Generalized Differential Evolution 3 (GDE3) and Gaussian Processes (GPs). The proposed method is able to perform sizing for complex circuits with a large number of design variables and many conflicting objectives to be optimized. While state-of-the-art methods reduce multi-objective problems to single-objective optimization and potentially induce a prior bias, we search directly over the multi-objective space using Pareto dominance and ensure that diverse solutions are provided to the designers to choose from. To the best of our knowledge, the proposed method is the first to specifically address the diversity of the solutions, while also focusing on minimizing the number of simulations required to reach feasible configurations. We evaluate the introduced method on two voltage regulators showing different levels of complexity and we highlight that the proposed innovative candidate selection method and survival policy leads to obtaining feasible solutions, with a high degree of diversity, much faster than with GDE3 or Bayesian Optimization-based algorithms.


翻译:随着规格的日益复杂,模拟电路的手工裁剪最近变得非常具有挑战性。特别是对于创新的大型电路设计,包括数十个设计变量、运行条件和相互冲突的目标,需要优化优化,设计工程师花很多星期时间进行耗时的模拟,以寻找正确的配置。近年来,机器学习和优化技术进入模拟电路设计领域,进化算法和巴耶斯模型显示电路裁剪的良好结果。在这方面,我们采用了一种基于通用的“不同演变3”(GDE3)和高斯进程(GPs)的优化设计方法。拟议方法能够对复杂电路进行精细化,其中有许多设计变量和许多相互矛盾的目标需要优化。尽管最新方法将多目标问题降低到单一目标优化,并有可能引发先前的偏差。我们直接通过Pareto的主导法和Bayesian模型搜索多目标空间,并确保向设计者提供基于可行选择的解决方案。我们所了解的最佳方法是首先具体处理具有大量设计变量的电路路的多样化问题,同时以高层次的方式展示我们所要选择的方法。

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