NVIDIA、エージェント型RTLコーディングでオープンモデル首位に
NVIDIA は、RTL コーディングの正確性と効率性で業界をリードする「Nemotron 3 Ultra」と、反復的な生成・検証・反映ワークフローを提供する「ACE-RTL」エージェントを組み合わせた新アプローチを発表した。
AI深層分析を開く2026年7月27日 13:04
AI深層分析
キーポイント
CVDP ベンチマークによる評価
NVIDIA は従来の短いプロンプトに依存しない、より現実的なハードウェア設計問題を反映する「Comprehensive Verilog Design Problems (CVDP)」ベンチマークを策定し、モデル性能を評価した。
ACE-RTL エージェントの役割
ACE-RTL エージェントは、生成・テスト・反映の反復ワークフローを通じて、設計仕様の理解や既存モジュールの再利用、シミュレーション失敗の解釈といった複雑な RTL 開発タスクを支援する。
Nemotron 3 Ultra の機能
同社によると、Nemotron 3 Ultra は RTL の生成・編集・デバッグに特化したトレーニングと長文脈推論能力を持ち、ACE-RTL と連携して高精度な結果を達成する。
RTL コーディングの特殊性
RTL 開発では正確な時間的挙動が重要であり、バグはツールベースの検証段階でしか現れないため、単なるコード生成ではなく、コンパイラやシミュレータとの対話を含むエージェントワークフローが不可欠である。
ACE-RTL エージェントの反復ワークフロー
図1はACE-RTLエージェントの反復的な動作プロセスを示している。このアーキテクチャにより、設計の精度と効率性が向上する仕組みとなっている。
重要な引用
Modern chip design is increasingly limited by engineering time.
Unlike earlier benchmarks built around short, self-contained Verilog prompts, it better reflects practical hardware design problems.
Engineers rarely solve complex RTL tasks in one attempt; they iterate with compilers, simulators, lint tools, waveform inspection, and verification feedback.
Figure 1. ACE-RTL agent iterative workflow
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編集コメント
ハードウェア設計という極めて専門的な領域において、AI エージェントが反復検証プロセスを自律化できる点は画期的である。NVIDIA が自社のモデルとツールチェーンを統合して実用性を高めた戦略は、他の業界でも模範となる事例となり得る。
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現代のチップ設計は、エンジニアリング時間の制約にますます直面しています。レジスタ転送レベル(RTL)の開発と検証には、専門的なハードウェア知識、正確な推論能力、そして電子設計自動化(EDA)ツールとの繰り返しによる対話が不可欠です。
LLM はコード生成を加速しましたが、AI エージェントは検証フィードバックを活用してエラーを反復的に修正することで、その影響力をさらに拡大しています。これは特に RTL において重要です。なぜなら、正しさが正確な時間的動作に依存しており、多くのバグがツールベースの検証段階で初めて現れるからです。
本稿では、エージェント型コンテキスト進化(ACE)-RTL エージェントと NVIDIA Nemotron 3 Ultra がどのように連携して、エージェント型 RTL タスクにおいて最高水準の精度と効率を実現するかを解説します。ACE-RTL は反復的な「生成 - テスト - 反省」ワークフローを提供し、Nemotron 3 Ultra は RTL の生成・編集・デバッグに合わせたトレーニングにより、長文脈での推論能力を発揮します。
CVDP ベンチマーク
包括的 Verilog 設計問題(CVDP)ベンチマークは、現実的な RTL の生成、修正、デバッグ、検証タスクにおける LLM の性能を評価するものです。以前のベンチマークが短く独立した Verilog プロンプトを中心に構築されていたのに対し、CVDP は実務的なハードウェア設計の問題をよりよく反映しています。
CID カテゴリ
cid002 RTL コード補完
cid003 RTL 自然言語仕様からコードへ
cid004 RTL コード修正
cid005 モジュール再利用を伴う RTL 仕様から RTL へ
cid007 RTL コード改善(リンティング/QoR)
cid012 テストベンチ刺激信号生成
cid013 テストベンチチェッカー生成
仕様記述の生成
デバッグ・バグ修正
*表1:CVDPコード生成カテゴリ*
なぜRTLコーディングにはエージェントワークフローが必要なのか
RTLコーディングは、単にプロンプトからVerilogを記述するだけではありません。実用的なアシスタントには、仕様書の読み込みや既存モジュールの理解、コードの再利用と修正、シミュレーション失敗の解釈、ミスマッチのデバッグ、そしてターゲットを絞った修正案の提示といった能力が求められます。これらは本質的にエージェントワークフローに該当します。エンジニアは複雑なRTLタスクを一度で解決することは稀です。コンパイラやシミュレータ、リンターツール、波形の検査、検証フィードバックなどを用いて反復作業を行うのが一般的です。
image*図1:ACE-RTLエージェントの反復ワークフロー*
ACE-RTLエージェントの内部構造
Nemotron 3 Ultraを、現実的なRTLコーディングにおけるエージェントワークフローで評価するために、ACE-RTL: When Agentic Context Evolution Meets RTL-Specialized LLMs で紹介されている ACE-RTL エージェントを使用します。ACE-RTL は、RTL コーディングエージェントにおける標準的なパターンを体現しています。具体的には、RTL の生成、シミュレーションやツールによるチェックの実行、失敗の分析、そして設計の反復的改良という流れです。このエージェントは、3 つの協調するコンポーネントで構成されています。すなわち、ジェネレーター(生成器)、リフレクター(反射器)、そしてコーディネーター(調整役)です。ジェネレーターが RTL コードの生成または更新を担当します。
リフレクターはシミュレーションのフィードバックを分析し、考えられる根本原因を特定して、高レベルな修正ガイダンスを提供します。コーディネーターは反復処理を通じてデバッグコンテキストを維持・更新し、どの履歴やフィードバックが次の生成試行に活用されるべきかを判断します。これにより、エージェントは過去の失敗を糧に成長でき、同じミスを繰り返すことなく改善を図ることができます。
image*図 2. CVDP cid016(デバッグと修正)における ACE-RTL エージェントの有無によるパス率比較*
上記の図 2 に示す通り、ACE-RTL エージェントは評価対象となったすべてのモデルでパス率を大幅に向上させました。GLM 5.2 は単体では 44.0% の性能でしたが、ACE-RTL を組み合わせることで 94.3% に向上し、Kimi K2.6 も 68.6% から 97.1% へ、Nemotron 3 Ultra は 65.7% から 100.0% へと劇的な改善を遂げました。これらの結果は、現実的な RTL タスクを解決する上で、反復的なツールフィードバックと文脈の進化が極めて重要であることを浮き彫りにしています。
図3では、ACE-RTL パイプラインに GLM 5.2、Kimi K2.6、Nemotron 3 Ultra のいずれかの LLM をエージェントループ内で単独で使用した場合の性能を比較しています。エージェント自体は固定し、モデルの影響のみを評価する構成です。
9 つの CVDP タスクカテゴリ全体で、ACE-RTL に Nemotron 3 Ultra を採用したケースが最も高いパフォーマンスを示しました。平均パス率は 97.1% で、Kimi K2.6 の 95.2% や GLM 5.2 の 92.1% を上回っています。この優位性は、RTL 補完、仕様から RTL への生成、RTL 修正、モジュール再利用、リンティングと QoR(Quality of Results)改善、テストベンチの刺激信号およびチェッカー生成、アサーション生成、そして RTL デバッグに至るまで、幅広いカテゴリで確認できます。さらに、Nemotron 3 Ultra はいくつかのカテゴリではパス率 100% を達成しています。
image*図3. ACE-RTL エージェントに Nemotron 3 Ultra、GLM 5.2、Kimi K2.6 をそれぞれ使用した場合の CVDP カテゴリ別アジェンシーパス率*
重要なのは、Nemotron 3 Ultra がこの高い精度を、大幅に少ないトークン数で達成している点です。1 イテレーションあたりの平均トークン数は 6,629 で、GLM 5.2 の 9,156 や Kimi K2.6 の 22,579 を下回っています。これは GLM 5.2 より約 28%、Kimi K2.6 より約 71% トークン数を削減しながら、最高の平均パス率を維持していることを意味します。
このように精度が向上し、トークンコストが低下することは、特にエージェント型コーディングにおいて極めて価値があります。パス率が高ければ、エージェントはより多くのユニークなハードウェア問題を解決できる一方、トークン使用量が減れば、各リファインメントステップにおける推論オーバーヘッドを削減できます。実務的には、同じ計算予算内で実行可能な RTL タスクの数を増やせ、エンジニアはより迅速に結果を得られるようになります。
image*Figure 4. Average pass rate vs. tokens per Iteration across CVDP categories*
Nemotron 3 Ultra は、長時間稼働するエージェント推論のために設計されたモデルです
Nemotron 3 Ultra は、総パラメータ数 550B、アクティブパラメータ数 55B の混合専門家(MoE)ハイブリッド Mamba-Attention モデルで、長時間稼働するエージェント向けに設計されています。20 トリリオンのテキストトークンで事前学習され、100 万トークンという文脈長に対応しています。同クラスのオープンモデルと比較して、Nemotron 3 Ultra は主要なエージェントベンチマークで首位を維持しており、より小さなモデル規模でありながら、より大きなオープンモデルを上回る性能を発揮します。
ハイブリッド Mamba-Attention アーキテクチャは、アテンションコストと KV キャッシュのフットプリントを削減することでスループット効率を向上させます。また、MoE 設計によりアクティブパラメータあたりの精度が向上し、他のオープンモデルと比較して最大 5 倍のスループット向上と 30% のコスト削減を実現しています。
delivering up to 5X higher throughput and 30% lower costs
RTL ワークフローにおいて効率性が重視されるのは、エージェントのコンテキストが急速に膨張するためです。デバッグの 1 イテレーションには、仕様書、モジュールコード、生成された RTL、シミュレータ出力、アサーション失敗ログ、過去の修正試行などが含まれる可能性があります。効率的な長文脈推論は、こうしたエージェントを実際のエンジニアが実用できるかどうかを直接左右します。
RTL コーディングタスク向けに Nemotron 3 Ultra を訓練する
image*図 5. RTL 合成データ生成パイプライン*
Nemotron 3 Ultra の RTL 能力は、ACE-RTL 論文で提案された合成データ生成(SDG)パイプラインの恩恵を受けています。このパイプラインの目的は、ハードウェアエンジニアや RTL エージェントが実際にどのように作業するかを反映した高品質な RTL 訓練データの作成です。仕様書からコードを生成するだけでなく、既存の実装を修正したり、失敗した設計をデバッグしたりする能力も含まれます。
SDG パイプラインは、公開リポジトリからフィルタリングされた高品質な RTL のシード設計から始まります。オープンソースの LLM がこれらのシードを用いて、インストラクション形式の訓練サンプルを作成します。このプロセスでは、期待されるフォーマット、詳細度のレベル、ハードウェア固有のタスクスタイルを定義する少数のコンテキスト内例(in-context examples)がガイドとして機能します。仕様書から RTL を生成するタスクにおいては、LLM が自然言語で記述された仕様と、シード設計から導出されたゴールデンな RTL 実装を組み合わせたデータを合成します。
最大の革新点はタスクの多様性です。仕様からRTLコードを生成するだけでなく、このパイプラインはRTLコードの編集やデバッグタスクも作成します。これにより、エージェント型ワークフロー内でモデルが実際に動作する様態に近づきます。
編集タスクでは、元のシードとなるRTLコードを正解の実装(ゴールデン・インプリメンテーション)とし、簡略化されたバージョンを入力として使用します。対応する仕様書には、正解のRTLに戻すために必要な機能拡張やコーナーケースでの動作が記述されます。
デバッグタスクでは、パイプラインがシード設計に現実的なRTLエラーを注入します。具体的には、有限状態機械(FSM)の遷移誤り、ハンドシェイクやタイミング違反、および一般的なハードウェア設計ミスなどです。対応する仕様書には、観測された失敗動作や信号の不整合といった診断情報が含まれており、モデルはコードの文脈とフィードバックの両方を用いて不具合のあるRTLを修復する方法を学習します。
生成されたすべてのサンプルは、トレーニングに使用される前にデータフィルタリングを経ます。これには構文チェック、ベンチマークからの汚染除去、およびLLM-as-judgeによるルブリックベースの評価が含まれます。この評価では、仕様書とRTL実装が意味的に整合しているかを判定します。このフィルタリング工程により、最終的な合成データが構造的に有効であり、トレーニングに有用であることを保証しています。
この区別は、エージェント型 RTL ワークフローにおいて極めて重要です。反復的な改良プロセスでは、モデルは単にクリーンな仕様から RTL を生成するだけでなく、過去のコードや失敗したテスト、ツールからのフィードバックを推論する必要があります。コード編集やデバッグタスクでのトレーニングを通じて、Nemotron 3 Ultra は RTL コーディングエージェント内で解決するのと同じ種類の修正・改良課題に晒されます。
Nemotron 3 Ultra で構築を開始する
Nemotron 3 Ultra はオープンモデルであり、エンジニアリングチームがすでに信頼しているツールで今日から利用可能です。開発者はこのモデルを使って RTL を生成し、設計を反復改善できます。その出力は、以下のパートナーとの連携により、既存の検証およびサインオフフローに組み込むことができます。
- Cadence: ChipStack AI SuperAgent と Nemotron 3 Ultra が融合し、RTL 生成、テストベンチ作成、回帰オーケストレーション、デバッグにわたる専門 AI エージェントを調整することで、フロントエンド設計と検証にエージェント型オーケストレーションをもたらします。シリコンフロントエンドを超えて、Cadence はエンジニアリング向けスーパーエージェントのポートフォリオ全体で Nemotron 3 Ultra オープンモデルを活用しています。具体的には、デジタル実装およびサインオフ向けの InnoStack AI Super Agent、カスタムおよびアナログ設計向けの ViraStack AI Super Agent、PCB およびパッケージングのマルチフィジックス駆動型電子システム設計向けの AuraStack AI Super Agent です。
Siemens では、Nemotron 3 Ultra を Questa One エージェントツールキットと組み合わせることで、チームが問題を早期に発見し、エンジニアリングの生産性を向上させ、高品質な設計をより迅速に提供できるよう支援しています。また、Fuse EDA AI Agent とも連携しており、長時間実行される自己検証型の EDA AI エージェントを、トークン効率を最大 5 倍から 10 倍高めることで実現します。
Synopsys の AgentEngineer では、Nemotron 3 Ultra モデルを活用した技術により、マルチエージェントシステムを通じて自律的な検証クローズを実現しています。このシステムは継続的で追跡可能なフィードバックループを可能にし、手動による検証作業を大幅に削減します。さらに、Openshell Sandbox を利用することで、数週間かかる手動検証の工程を数時間に短縮することも可能です。
さらに詳しく知るには
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Nemotron 開発者ページ では、すぐに始められるためのリソースが用意されています。また、Hugging Face や Blueprints(build.nvidia.com)では、オープンな Nemotron モデルやデータセットを閲覧できます。
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Modern chip design is increasingly limited by engineering time. Register transfer level (RTL) development and verification require specialized hardware knowledge, precise reasoning, and repeated interaction with electronic design automation (EDA) tools. LLMs have accelerated code generation, and AI agents extend their impact by using verification feedback to iteratively correct errors.
This is critical for RTL, where correctness depends on precise temporal behavior and many bugs appear only during tool-based validation.
In this post, we discuss how the agentic context evolution (ACE)-RTL agent and NVIDIA Nemotron 3 Ultra work together to deliver leading accuracy and efficiency on agentic RTL tasks. ACE-RTL provides an iterative generate-test-reflect workflow, while Nemotron 3 Ultra contributes long-context reasoning and training aligned with RTL generation, editing, and debugging.
The CVDP benchmark
The comprehensive Verilog design problems (CVDP) benchmark evaluates LLMs on realistic RTL generation, modification, debugging, and verification tasks. Unlike earlier benchmarks built around short, self-contained Verilog prompts, it better reflects practical hardware design problems.
Why RTL coding demands agentic workflows
RTL coding is not just “write Verilog from a prompt.” A practical assistant must read specifications, understand existing modules, reuse and modify code, interpret simulation failures, debug mismatches, and propose targeted fixes. These are naturally agentic workflows. Engineers rarely solve complex RTL tasks in one attempt; they iterate with compilers, simulators, lint tools, waveform inspection, and verification feedback.

Inside the ACE-RTL agent
To evaluate Nemotron 3 Ultra in a realistic agentic RTL workflow, we use the ACE-RTL agent from ACE-RTL: When Agentic Context Evolution Meets RTL-Specialized LLMs paper. ACE-RTL represents a standard pattern for RTL coding agents: generate RTL, run simulation or tool-based checks, analyze failures, and iteratively refine the design. The agent consists of three cooperating components: a generator, a reflector, and a coordinator. The generator produces or updates RTL code.
The reflector analyzes simulation feedback, identifies likely root causes, and provides high-level fix guidance. The coordinator maintains an evolving debugging context across iterations, deciding which history and feedback should guide the next generation attempt. This allows the agent to build on previous failures instead of repeatedly making similar mistakes.

As shown in Figure 2, above, the ACE-RTL agent substantially improves pass rate across all evaluated models. GLM 5.2 improves from 44.0% as a standalone model to 94.3% with ACE-RTL, Kimi K2.6 improves from 68.6% to 97.1%, and Nemotron 3 Ultra improves from 65.7% to 100.0%. These results highlight the importance of iterative tool feedback and context evolution for solving realistic RTL tasks.
In Figure 3, below, we compare the same ACE-RTL pipeline using GLM 5.2, Kimi K2.6, or Nemotron 3 Ultra as the only LLM in the agent loop. Keeping the agent fixed isolates the effect of the model itself. Across nine CVDP task categories, ACE-RTL with Nemotron 3 Ultra delivers the strongest overall performance, with a 97.1% average pass rate, compared with 95.2% for Kimi K2.6 and 92.1% for GLM 5.2. Its gains are broad across RTL completion, spec-to-RTL generation, RTL modification, module reuse, linting and QoR improvement, testbench stimulus and checker generation, assertion generation, and RTL debugging. Nemotron 3 Ultra also reaches 100% pass rate on several categories.

Importantly, Nemotron 3 Ultra achieves this accuracy with substantially lower token usage. It uses 6,629 tokens per iteration on average, compared with 9,156 for GLM 5.2 and 22,579 for Kimi K2.6. This corresponds to roughly 28% fewer tokens than GLM 5.2 and 71% fewer than Kimi K2.6, while still achieving the highest average pass rate.
This combination of higher accuracy and lower token cost is especially valuable for agentic coding. A higher pass rate means the agent solves more unique hardware problems, while lower token usage reduces inference overhead for each refinement step. In practical terms, that means more RTL tasks can be attempted within the same compute budget, and engineers can get results faster.

Nemotron 3 Ultra is built for long-running agentic reasoning
Nemotron 3 Ultra is a 550B total-parameter, 55B active-parameter Mixture-of-Experts Hybrid Mamba-Attention model, designed for long-running agents. It was pretrained on 20 trillion text tokens, extended to a 1M-token context length, and among open models in its class, Nemotron 3 Ultra leads on key agentic benchmarks outperforming larger open models despite its smaller footprint.
The hybrid Mamba-Attention architecture improves the throughput efficiency by reducing attention cost and KV-cache footprint, while the MoE design improves accuracy per active parameter, delivering up to 5X higher throughput and 30% lower costscompared to other open models.
For RTL workflows, efficiency matters because the agent context grows quickly. A single debugging iteration may include the specification, module code, generated RTL, simulator output, assertion failures, and prior fix attempts. Efficient long-context inference directly affects whether such agents are practical for real engineers.
Training Nemotron 3 Ultra on the RTL coding tasks

Nemotron 3 Ultra’s RTL capability benefits from the synthetic data generation (SDG) pipeline proposed in the ACE-RTL paper. The goal of this pipeline is to create high-quality RTL training data that reflects how hardware engineers and RTL agents work in practice: not only generating code from specifications, but also modifying existing implementations and debugging failing designs.
The SDG pipeline starts from high-quality RTL seed designs filtered from public repositories. Open LLMs then convert these seeds into instruction-style training samples, guided by a small set of in-context examples that define the expected format, level of detail, and hardware-specific task style. For spec-to-RTL generation, the LLMs synthesize natural-language specifications paired with golden RTL implementations derived from the seed designs.
The key innovation is task diversity. Beyond spec-to-RTL generation, the pipeline also creates RTL code editing and debugging tasks, which better match how models operate inside an agentic workflow. For editing, the original seed RTL serves as the golden implementation, while a simplified version is used as the input. The paired specification describes the feature extension or corner-case behavior needed to recover the golden RTL.
For debugging, the pipeline injects realistic RTL errors into the seed designs, such as incorrect finite-state-machine transitions, handshake or timing violations, and other common hardware design mistakes. The corresponding specification includes diagnostic information, such as observed failure behavior or signal mismatches, so the model learns to repair faulty RTL using both code context and feedback.
All generated samples are passed through a data filter before being used for training. This includes syntax checks, benchmark decontamination, and rubric-based data scoring with an LLM-as-judge to assess whether the specification and RTL implementation are semantically aligned. This filtering step helps ensure that the final synthetic data is both structurally valid and useful for training.
This distinction is critical for agentic RTL workflows. During iterative refinement, the model must reason over previous code, failing tests, and tool feedback, not just generate RTL from a clean specification. By training on code editing and debugging tasks, Nemotron 3 Ultra is exposed to the same types of repair and refinement problems it solves inside an RTL coding agent.
Start building with Nemotron 3 Ultra
Nemotron 3 Ultra is an open model and can be used today in the tools engineering teams already rely on. Developers can use it to generate RTL and iterate on designs, then plug the output into their existing verification and sign-off flows with partners such as:
- Cadence: Where ChipStack AI SuperAgent meets Nemotron 3 Ultra, bringing agentic orchestration to front-end design and verification by coordinating specialized AI agents across RTL generation, testbench creation, regression orchestration, and debugging. Beyond the silicon front-end, Cadence enables Nemotron 3 Ultra open model throughout its portfolio of Super Agents for engineering: InnoStack AI Super Agent for digital implementation and signoff, ViraStack AI Super Agent for custom and analog, and AuraStack AI Super Agent for full multiphysics-driven electronic system design of PCB and Packaging.
- Siemens: Where Nemotron 3 Ultra pairs with the Questa One Agentic Toolkit to help teams identify issues earlier, improve engineering productivity, and deliver high-quality designs faster. It is also integrated with Fuse EDA AI Agent for powering long-running, self-verifying EDA AI agents at up to 5x to 10x higher token efficiency.
- Synopsys AgentEngineer: Where technology, leveraging Nemotron 3 Ultra models, achieves autonomous verification closure with a multi-agent system that enables a continuous, traceable feedback loop, significantly reducing manual verification effort. Its Openshell Sandbox can reduce weeks of manual verification effort to hours.
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記事は AI エージェント型 RTL コーディングにおける新モデルのベンチマーク首位獲得という明確な新情報を提供しており、AI テクノロジーの核心テーマであるため関連性は最高です。また、特定のバージョン名(Nemotron 3 Ultra)と具体的な技術的アプローチ(ACE-RTL)が明記されているため、検索意図への適合度が高いです。
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