AI時(shí)代，EDA下一步的進(jìn)化方向是什么？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）AI賦能是過(guò)去、當(dāng)下、未來(lái)的熱門話題。實(shí)際上，自2017年開始，“AI+”就已經(jīng)是一個(gè)非常熱門的話題。2017年底，當(dāng)吳恩達(dá)宣布自己創(chuàng)辦Landing.ai時(shí)，起到了刷屏的效果。如今，6年的時(shí)間過(guò)去了，AI賦能了非常多的行業(yè)，那么被譽(yù)為“芯片之母”的EDA得到了怎樣的賦能？未來(lái)又會(huì)被如何賦能呢？

AI+EDA的發(fā)展現(xiàn)狀

AI+EDA的另一個(gè)說(shuō)法是：AI反哺芯片/系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前，行業(yè)的共識(shí)是AI能夠大幅提升芯片和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率，并降低設(shè)計(jì)的總成本。就以芯片設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，通過(guò)AI技術(shù)加持，EDA工具能夠基于過(guò)往的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而幫助當(dāng)前設(shè)計(jì)改善PPA（性能、功耗、尺寸）指標(biāo)，能夠用更少的時(shí)間完成芯片的驗(yàn)證工作。

基于上述原因，目前EDA廠商基本將AI+EDA作為一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。比如新思科技，該公司的Synopsys.ai 就是一個(gè)典型的AI驅(qū)動(dòng)的EDA方案，也是業(yè)界首款A(yù)I+EDA解決方案套件，可在從系統(tǒng)架構(gòu)到制造的全流程中充分利用 AI 的強(qiáng)大功能。根據(jù)新思科技的介紹，Synopsys.ai 包括DSO.ai、VSO.ai和TSO.ai等全套方案，完成了PPA目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)更高覆蓋率，完成預(yù)測(cè)性漏洞檢測(cè)，以及實(shí)現(xiàn)更少的向量等主要芯片設(shè)計(jì)流程的全覆蓋。

和新思科技一樣，Cadence同樣重視AI技術(shù)對(duì)EDA工具的革新。在Cadence內(nèi)部，AI驅(qū)動(dòng)的EDA工具基本歸類為Cadence Joint Enterprise Data and AI (JedAI) Platform ，這個(gè)平臺(tái)將生成式AI應(yīng)用與開放的、人工智能驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模數(shù)據(jù)分析環(huán)境相集成，助力工程團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品開發(fā)的每個(gè)階段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、發(fā)現(xiàn)隱藏的數(shù)據(jù)趨勢(shì)并自動(dòng)生成設(shè)計(jì)改進(jìn)策略。比如，Allegro X AI技術(shù)便是Cadence JedAI中應(yīng)用于下一代系統(tǒng)設(shè)計(jì)的AI技術(shù)，能夠顯著提升PCB的設(shè)計(jì)效率。

西門子EDA同樣重視AI的力量。在以“加速創(chuàng)芯，智領(lǐng)未來(lái)”為主題的2023西門子EDA技術(shù)峰會(huì)上，西門子EDA全球副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳特別提到，西門子EDA對(duì)AI/ML技術(shù)的運(yùn)用不僅僅局限在某一個(gè)工具，而是在全局、普適的策略下，達(dá)到為用戶減少人力與資源消耗，取得事半功倍的目標(biāo)。

綜合EDA三大家的動(dòng)作來(lái)看，當(dāng)前AI已經(jīng)完整覆蓋芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全流程，成為人類設(shè)計(jì)人員的得力助手。當(dāng)然，對(duì)于AI技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)EDA公司也在加速推進(jìn)，并取得一些顯著成果。比如隼瞻科技已經(jīng)將AI+EDA引入產(chǎn)品WingStudio當(dāng)中，這是一個(gè)專用處理器設(shè)計(jì)自動(dòng)化平臺(tái)，通過(guò)引入AI技術(shù)，讓設(shè)計(jì)者開發(fā)更加敏捷。再比如芯華章，該公司基于統(tǒng)一的底層框架智V驗(yàn)證平臺(tái)，打造融合AI和云原生的全新EDA，2021年時(shí)就發(fā)布了高性能FPGA原型驗(yàn)證系統(tǒng)樺捷（HuaPro-P1）、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)字仿真器穹鼎（GalaxSim-1.0）等代表產(chǎn)品。

同時(shí)，在學(xué)術(shù)端，國(guó)內(nèi)高校也重視培養(yǎng)AI+EDA方面的人才，并有相關(guān)的項(xiàng)目。比如，“華芯智測(cè)”就是孵化于南京郵電大學(xué)的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)提出了一種基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征提取的智能化可測(cè)性設(shè)計(jì)方法，并將算法模型整合到EDA軟件中，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)EDA工具的智能化。

AI+EDA的下一步

目前，AI+EDA已經(jīng)取得了非常不錯(cuò)的成績(jī)，并且已經(jīng)和“云+EDA”形成了很好的聯(lián)動(dòng)，在提升設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，也降低了芯片和系統(tǒng)開發(fā)的成本。那么，AI+EDA下一步發(fā)展重點(diǎn)是什么呢？大部分從業(yè)者給出的答案是AI大模型。

AI大模型需要AI+EDA是毫無(wú)疑問(wèn)的，高性能AI芯片設(shè)計(jì)在電路仿真、物理設(shè)計(jì)和邏輯綜合等方面，需要設(shè)計(jì)人員花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，很多已經(jīng)超出了設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)范圍，AI+EDA就是應(yīng)對(duì)之策。反過(guò)來(lái)，AI大模型的飛速發(fā)展，確實(shí)也能夠給EDA工具帶來(lái)賦能價(jià)值。

實(shí)際上，目前Cadence已經(jīng)在走這條路了，生成式AI就是AI大模型的典型代表應(yīng)用之一，而Cadence已經(jīng)將其應(yīng)用于EDA領(lǐng)域。

AI大模型+EDA將成為未來(lái)芯片設(shè)計(jì)軟件的主流趨勢(shì)。目前AI大模型在全球范圍內(nèi)還處于發(fā)展的早期階段，通過(guò)Transformer 的注意力機(jī)制和海量大數(shù)據(jù)的喂養(yǎng)，目前AI大模型主要展現(xiàn)了語(yǔ)言、圖片、代碼等方面的生成能力，主要以 API、PaaS、MaaS 三種模式為主來(lái)提供服務(wù)。Cadence目前的階段是讓AI大模型+EDA提供PCB生成式設(shè)計(jì)服務(wù)，確保設(shè)計(jì)在電氣方面準(zhǔn)確無(wú)誤，并可用于制造。

綜合AI大模型和EDA的發(fā)展來(lái)看，為了讓AI大模型和EDA工具有更深度的融合，產(chǎn)業(yè)界需要一個(gè)有針對(duì)性的垂直大模型，由于各家廠商側(cè)重點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)點(diǎn)不同，可能會(huì)是幾個(gè)極具特色的EDA行業(yè)大模型。隨后，就和其他大模型一樣，應(yīng)用于EDA領(lǐng)域的大模型需要做好模型切割，讓模型適配不同的場(chǎng)景。比如，可以讓廣泛的個(gè)人設(shè)計(jì)者和小微型企業(yè)用戶使用基于公有云提供的EDA通用模型工具；也可以讓中大型企業(yè)使用配置在私有云或本地服務(wù)器的精簡(jiǎn)模型。當(dāng)然，最終的結(jié)果就是讓EDA工具具備更強(qiáng)的設(shè)計(jì)生成能力，將過(guò)往成熟、經(jīng)典的設(shè)計(jì)案例進(jìn)行復(fù)用。同時(shí)，也讓EDA工具更好地應(yīng)對(duì)大型芯片/系統(tǒng)的復(fù)雜設(shè)計(jì)。

后記

實(shí)現(xiàn)AI大模型+EDA的融合，是AI大模型從通才走向領(lǐng)域?qū)＜业牡湫蛨?chǎng)景，也是AI大模型落地的一個(gè)重要方向。當(dāng)然，AI大模型+EDA的融合也是后續(xù)EDA工具升級(jí)的大方向。出于對(duì)數(shù)據(jù)安全的考慮，這種融合會(huì)更先傾向于中大型企業(yè)構(gòu)建私域下的AI大模型+EDA應(yīng)用，早期應(yīng)用方案會(huì)有一定的門檻。隨著AI大模型垂直落地更加成熟，AI大模型+EDA最終會(huì)是一項(xiàng)普惠的技術(shù)。