重新制作硅能解決全球芯片短缺問(wèn)題嗎

在最近的記憶中，半導(dǎo)體在推動(dòng)電子行業(yè)經(jīng)濟(jì)框架方面變得如此重要。隨著全球芯片短缺，這一點(diǎn)已經(jīng)變得非常明顯，這繼續(xù)困擾著從汽車(chē)到消費(fèi)電子產(chǎn)品的行業(yè)部門(mén)。

除了阻礙全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)并讓全球消費(fèi)者和企業(yè)的生活變得困難外，制造能力的不足也是不平衡的，對(duì)傳統(tǒng)工藝節(jié)點(diǎn)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中等性能節(jié)點(diǎn)。

雖然半導(dǎo)體專(zhuān)家一直在努力尋找解決方案的范圍，但情況似乎無(wú)法解決——簡(jiǎn)單地說(shuō)，半導(dǎo)體極難設(shè)計(jì)和制造;由于缺乏靈活性，供應(yīng)鏈效應(yīng)很難吸收。

進(jìn)入硅重制，這是一個(gè)新的人工智能驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)框架，有可能改變?nèi)蛐酒?yīng)鏈。要理解如何做到這一點(diǎn)，我們必須承認(rèn)問(wèn)題的根源：制造能力的不平衡?；趥鹘y(tǒng)硅技術(shù)構(gòu)建的工藝節(jié)點(diǎn)供不應(yīng)求。隨著它們的耗盡，使用過(guò)去的技術(shù)來(lái)補(bǔ)充它們不再是一個(gè)可行的選擇。

與此同時(shí)，市場(chǎng)上充斥著12至16納米（nm）之間的中等性能節(jié)點(diǎn)。這意味著每年有多達(dá)25萬(wàn)片晶圓（占全球產(chǎn)能的10%）閑置。芯片供應(yīng)危機(jī)為重新利用和重新定位舊芯片以達(dá)到這種可用容量提供了強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)理由 - 換句話(huà)說(shuō)，在節(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)芯片設(shè)計(jì)。

那么，為什么不將這些舊設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到不同的工藝節(jié)點(diǎn)呢？與其他產(chǎn)品不同，這些半導(dǎo)體產(chǎn)品專(zhuān)為傳統(tǒng)硅技術(shù)而設(shè)計(jì)。雖然重新設(shè)計(jì)它們對(duì)于人類(lèi)芯片設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是一個(gè)極其復(fù)雜、昂貴和勞動(dòng)密集型的過(guò)程（除了人才短缺），但人工智能 （AI） 提供了一種吸收這個(gè)過(guò)程和市場(chǎng)過(guò)剩產(chǎn)能的方法。

老即新：硅重制的概念

隨著芯片短缺的持續(xù)存在，我們無(wú)法回避這樣一個(gè)事實(shí)，即在不久的將來(lái)，更多的行業(yè)將使用硅技術(shù)，而那些已經(jīng)使用它的行業(yè)，如汽車(chē)，將需要更多。這意味著公司將不得不開(kāi)始設(shè)計(jì)芯片，以考慮未來(lái)重新映射或重新制作到新技術(shù)的需求。

為了幫助世界吸收過(guò)剩產(chǎn)能，整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)過(guò)程需要變得更加靈活。在 Synopsys，我們使用人工智能算法來(lái)幫助重新優(yōu)化不同節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有芯片——只需幾周而不是幾個(gè)月。

這一切都始于好奇心。人工智能能否學(xué)習(xí)如何針對(duì)某種硅技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后利用這種學(xué)習(xí)將設(shè)計(jì)重新優(yōu)化為另一種技術(shù)，同時(shí)保持質(zhì)量水平？一輪實(shí)驗(yàn)向我們表明，它可以。我們使用AI將40nm設(shè)計(jì)重新優(yōu)化為10nm，并取得了出色的結(jié)果。我們稱(chēng)之為硅重制。

它不僅僅是將現(xiàn)有設(shè)計(jì)重新優(yōu)化到新節(jié)點(diǎn)：重新制作還可以根據(jù)客戶(hù)需求與現(xiàn)有設(shè)計(jì)的衍生產(chǎn)品一起使用，無(wú)論是用于相同還是不同的技術(shù)，例如更新 IP 版本、添加或刪除功能，或嘗試實(shí)現(xiàn)不同的性能與功耗權(quán)衡。

遷移到新節(jié)點(diǎn)可以打開(kāi)容量和優(yōu)化潛力。它延長(zhǎng)了原始設(shè)計(jì)的壽命，而原始設(shè)計(jì)可能是許多辛勤工作的成果，并具有直接從中學(xué)習(xí)的額外好處。最終，這將為設(shè)計(jì)可以輕松重新制作的新芯片的目標(biāo)提供信息。

人工智能如何將舊芯片重塑為新產(chǎn)品

硅重制是人工智能提供清晰業(yè)務(wù)解決方案的一個(gè)主要例子。如今，人工智能驅(qū)動(dòng)的芯片設(shè)計(jì)解決方案已被證明可以更快地實(shí)現(xiàn)功耗、性能和面積（PPA）目標(biāo)，并且整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工程工作量顯著減少。人工智能可以為公司節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元，否則這些資金將花費(fèi)在效率較低的流程上，或者由于芯片短缺的中斷而損失。

不可能性視界——由摩爾定律的放緩所維持——將不可避免地受到材料、設(shè)備、軟件和建筑的快速發(fā)展的影響。我們所處的這個(gè)“SysMoore”時(shí)代為創(chuàng)新提供了前所未有的機(jī)會(huì)。自主設(shè)計(jì)工具的出現(xiàn)——將數(shù)百種由人工智能精確引導(dǎo)的算法融合在一起的超級(jí)工具——為電路設(shè)計(jì)人員提供了新的機(jī)會(huì)和新一波的建筑活力。

芯片設(shè)計(jì)過(guò)程使用自動(dòng)化工具在設(shè)計(jì)進(jìn)入晶圓廠之前對(duì)其進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，以數(shù)字格式呈現(xiàn)芯片。假設(shè)設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)，人工智能可以吸收原始設(shè)計(jì)并重新設(shè)計(jì)它以用于新的制造工藝。當(dāng)芯片在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到重新制作時(shí)，人工智能也將能夠提供衍生設(shè)計(jì)以及完整的重制。

為什么硅重制對(duì)于構(gòu)建未來(lái)產(chǎn)能至關(guān)重要

重新制作代表了一個(gè)近期和長(zhǎng)期的解決方案，因?yàn)樗葎?chuàng)造了物理能力，又創(chuàng)造了對(duì)設(shè)計(jì)的更深入理解。將設(shè)計(jì)從舊節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新節(jié)點(diǎn)可釋放舊節(jié)點(diǎn)上的容量。這個(gè)過(guò)程教會(huì)了我們技術(shù)之間的設(shè)計(jì)、工具和相似之處。

正如行業(yè)對(duì)話(huà)所指出的那樣：當(dāng)你可以通過(guò)使用人工智能來(lái)完成將舊的（但好的）設(shè)計(jì)遷移到現(xiàn)代等效設(shè)計(jì)的繁重工作時(shí)，為什么要花一大筆錢(qián)為舊技術(shù)建造新的晶圓廠呢？

鑒于各行各業(yè)（包括但不限于汽車(chē)）對(duì)芯片的需求不斷增長(zhǎng)，目前的短缺不是一個(gè)暫時(shí)的問(wèn)題，而是一個(gè)重新思考未來(lái)半導(dǎo)體路線(xiàn)圖的機(jī)會(huì)，具有靈活性、可選性和個(gè)性化。

解決這個(gè)問(wèn)題需要業(yè)界的共同努力，并產(chǎn)生重大影響。與此同時(shí)，重新制作已經(jīng)大大有助于重新平衡世界扭曲的制造能力，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將繼續(xù)這樣做。

審核編輯：郭婷