AI助力設(shè)計(jì)工藝遷移，破解“缺芯”難題

當(dāng)前，從手機(jī)、電腦等日常使用的電子產(chǎn)品，到家電、智能駕駛等諸多領(lǐng)域，都持續(xù)面臨著“缺芯”難題。新思科技董事長(zhǎng)兼聯(lián)席CEO Aart de Geuss博士表示，得益于人工智能技術(shù)的發(fā)展，芯片“復(fù)刻”（Remastering）將有助于充分發(fā)掘未經(jīng)利用的制造產(chǎn)能，有望成為緩解“缺芯潮”的方式之一。

重新平衡產(chǎn)能和需求

造成芯片短缺的原因十分復(fù)雜，其中之一在于制造產(chǎn)能的缺口不均。傳統(tǒng)工藝節(jié)點(diǎn)的制造產(chǎn)能明顯不足，但12nm、16nm等工藝節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)能卻仍有富余，因此前者受到的影響遠(yuǎn)大于后者。有數(shù)據(jù)顯示，全球每年有8%至10%的晶圓廠的產(chǎn)能仍未得到充分利用，也就是約2,000萬(wàn)至2,500萬(wàn)片晶圓。對(duì)芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)工藝遷移，將是平衡產(chǎn)能和需求的重要手段。

“設(shè)計(jì)工藝遷移”是指將設(shè)計(jì)從一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)遷移至另一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)。工藝遷移在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中并非易事，其復(fù)雜程度不亞于從零開始設(shè)計(jì)芯片。

人工智能恰好能夠在該領(lǐng)域發(fā)揮作用。機(jī)器學(xué)習(xí)的自動(dòng)迭代優(yōu)化特性十分適用于芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中的部分任務(wù)，尤其是針對(duì)性能、功耗和面積（PPA）等方面的優(yōu)化。作為全球EDA工具的引領(lǐng)者，新思科技在使用人工智能設(shè)計(jì)芯片方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，即將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用至芯片設(shè)計(jì)的諸多環(huán)節(jié)，包括布局、布線、驗(yàn)證，甚至還會(huì)引入未來(lái)將在芯片上運(yùn)行的實(shí)際軟件工作負(fù)載，從而幫助開發(fā)者進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

芯片復(fù)刻，就交給人工智能

新思科技推出了由人工智能驅(qū)動(dòng)的最新創(chuàng)新技術(shù)，能夠在更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)上對(duì)舊有芯片進(jìn)行復(fù)刻，從而充分利用過(guò)剩產(chǎn)能?！靶酒瑥?fù)刻”的基本思路是：使用EDA工具，通過(guò)人工智能算法在新工藝節(jié)點(diǎn)上對(duì)芯片進(jìn)行自動(dòng)重新設(shè)計(jì)。在過(guò)去，這一過(guò)程需耗時(shí)幾個(gè)月甚至數(shù)年時(shí)間，而如今僅需幾周時(shí)間就可以完成，因此可以為合作伙伴節(jié)省數(shù)億美元成本。

Aart博士表示“芯片復(fù)刻”可帶來(lái)2,500萬(wàn)片新晶圓的產(chǎn)能，因此可以在短期內(nèi)緩解芯片供應(yīng)壓力：“在五年內(nèi)，全球芯片供應(yīng)鏈將發(fā)生重大轉(zhuǎn)型，這一轉(zhuǎn)型可以促進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)更好地利用產(chǎn)能。我們相信，芯片復(fù)刻將成為一種至關(guān)重要的技術(shù)?！?/p>

▲ 圖1：新思科技的人工智能設(shè)計(jì)復(fù)刻實(shí)例

芯片復(fù)刻的流程類似舊音頻的復(fù)刻。我們利用新的音頻技術(shù)處理舊版音頻，在重置過(guò)程中還可增加背景音等全新音軌，從而創(chuàng)建出音質(zhì)更高的新版本，這比重新錄制的成本會(huì)低很多。相同的思路也可應(yīng)用于芯片領(lǐng)域。我們僅需要將傳統(tǒng)工藝節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)遷移至新的工藝節(jié)點(diǎn)，即可釋放新產(chǎn)能，還可優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)。

▲ 圖2：人工智能驅(qū)動(dòng)的芯片工藝節(jié)點(diǎn)復(fù)刻

如上圖所示，在新思科技的實(shí)際客戶案例中，紅色三角形表示開發(fā)者團(tuán)隊(duì)的手動(dòng)設(shè)計(jì)工作，其時(shí)鐘速度（頻率）和功耗特性明顯不如人工智能在原始工藝節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)的訓(xùn)練水平（即黃色正方形標(biāo)記）。若在更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)上對(duì)同一設(shè)計(jì)進(jìn)行人工智能訓(xùn)練，由于先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)具有更優(yōu)的速度和功耗特性，新思科技這一創(chuàng)新技術(shù)可協(xié)助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)更佳的性能和功耗目標(biāo)。

芯片復(fù)刻至少能在短期內(nèi)成為解決芯片短缺問(wèn)題的方法之一。通過(guò)人工智能幫助開發(fā)者快速、經(jīng)濟(jì)地對(duì)舊有芯片進(jìn)行優(yōu)化，從而創(chuàng)造出性能更快、功耗更低、成本更低的新芯片。正如我們復(fù)刻經(jīng)典唱片一樣，芯片復(fù)刻技術(shù)也會(huì)讓舊有芯片煥發(fā)新生。

審核編輯：郭婷