AI會(huì)改變EDA的基因嗎？

開(kāi)發(fā)者如何才能開(kāi)發(fā)出足以應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的復(fù)雜芯片呢？

目前有一種解決方案，能夠提高開(kāi)發(fā)效率和芯片設(shè)計(jì)質(zhì)量，甚至還可以將以前的不可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 這一切都來(lái)自一種推動(dòng)芯片復(fù)雜度提升的技術(shù)：人工智能 (AI)。

開(kāi)發(fā)者的創(chuàng)造力為我們帶來(lái)了AI聊天機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人和自動(dòng)駕駛汽車(chē)等各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。 此外，各種強(qiáng)大的解決方案也應(yīng)運(yùn)而生，為開(kāi)發(fā)者分擔(dān)重復(fù)性的芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和測(cè)試任務(wù)，從而讓他們專(zhuān)注于最擅長(zhǎng)的事情：創(chuàng)新。

憑借屢獲殊榮的新思科技DSO.ai AI芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用的引領(lǐng)，新思科技推出了業(yè)界首個(gè)全棧式AI驅(qū)動(dòng)型EDA解決方案Synopsys.ai，現(xiàn)已搭載功能驗(yàn)證解決方案（新思科技VSO.ai）和芯片測(cè)試解決方案（新思科技TSO.ai），未來(lái)還將推出更多功能。 Synopsys.ai在減少功能覆蓋率漏洞方面實(shí)現(xiàn)10倍提升，IP驗(yàn)證效率提高30%。 同時(shí)，DSO.ai最近率先實(shí)現(xiàn)了首個(gè)100次生產(chǎn)流片，這是一個(gè)重要的里程碑，標(biāo)志著AI已經(jīng)成為主流的半導(dǎo)體技術(shù)。

AI代替EDA工作流程中

重復(fù)和手動(dòng)任務(wù)

目前，全球經(jīng)濟(jì)充滿(mǎn)不確定性，半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，這些因素推動(dòng)著行業(yè)更進(jìn)一步地優(yōu)化半導(dǎo)體功耗、性能和面積（PPA）。 只有以更低的成本、更快地優(yōu)化這些指標(biāo)，企業(yè)才有可能在競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。 除了當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)外，企業(yè)還可能面臨著人才壓力，半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)人才的短缺或?qū)⒆璧K行業(yè)的發(fā)展。

AI驅(qū)動(dòng)型EDA解決方案為此提供了一個(gè)發(fā)展方向，它可以輔助開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)提升工作效率。 據(jù)德勤全球估算，全球幾大半導(dǎo)體公司今年將在內(nèi)部和第三方芯片設(shè)計(jì)AI工具上投入3億美元，這一數(shù)字未來(lái)四年內(nèi)每年還將增長(zhǎng)20%。 德勤全球在一篇分析文章中指出：“AI設(shè)計(jì)工具可以讓芯片制造商突破摩爾定律的界限，從而節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，緩解人才短缺問(wèn)題，甚至還可以將舊的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用于全新的設(shè)計(jì)之中。 同時(shí)，這些工具還可以提升供應(yīng)鏈安全，有助于緩解未來(lái)芯片短缺問(wèn)題。 ”

每個(gè)設(shè)計(jì)中都存在耗時(shí)耗力的任務(wù)，這些任務(wù)或重復(fù)或冗余，但對(duì)芯片質(zhì)量而言又是必不可少的。 AI技術(shù)可以承擔(dān)各類(lèi)重復(fù)性任務(wù)，如設(shè)計(jì)空間探索、驗(yàn)證覆蓋和測(cè)試碼生成，并且還能提升這些任務(wù)結(jié)果的質(zhì)量。 這為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)節(jié)省了大量時(shí)間，讓其得以專(zhuān)注于完成各種增值任務(wù)，如實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化、快速創(chuàng)建新功能或衍生設(shè)計(jì)等。 AI技術(shù)還可以幫助開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)快速上市時(shí)間的目標(biāo)，以及利用現(xiàn)有資源完成更多項(xiàng)目。 開(kāi)發(fā)者無(wú)論是新手還是經(jīng)驗(yàn)豐富的資深人士，都能從AI中獲益，因?yàn)樵摷夹g(shù)既能讓新手開(kāi)發(fā)者更快上手，也能幫助資深開(kāi)發(fā)者更快地提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。 例如，在項(xiàng)目中，Synopsys.ai可以負(fù)責(zé)處理重復(fù)性工作，并根據(jù)迭代工具的結(jié)果采取相應(yīng)措施，而開(kāi)發(fā)者則負(fù)責(zé)監(jiān)管芯片質(zhì)量，二者配合得到的結(jié)果要比開(kāi)發(fā)者獨(dú)自應(yīng)對(duì)來(lái)得更好，而且速度更快。

用更智能的芯片應(yīng)對(duì)復(fù)雜挑戰(zhàn)

如今，開(kāi)發(fā)者面臨著各種各樣的挑戰(zhàn)，如不斷增加的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)的要求，以及包括CPU、手機(jī)、GPU、汽車(chē)和AI在內(nèi)的多個(gè)垂直領(lǐng)域中不斷縮減的功耗預(yù)算。 無(wú)論是在周邊設(shè)備還是在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中，AI芯片都需要大量的計(jì)算單元來(lái)處理復(fù)雜的算法和海量的數(shù)據(jù)。 優(yōu)化這類(lèi)復(fù)雜設(shè)計(jì)的PPA并確保芯片按預(yù)期運(yùn)行，對(duì)開(kāi)發(fā)者而言這項(xiàng)挑戰(zhàn)正變得越來(lái)越嚴(yán)峻。

這正是Synopsys.ai解決方案能改變的地方，讓我們來(lái)逐一了解Synopsys.ai的各個(gè)組件。

DSO.ai：奠定基礎(chǔ)

DSO.ai是芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方面的一款顛覆性AI應(yīng)用，可以自主搜索PPA設(shè)計(jì)空間來(lái)尋找最佳解決方案。DSO.ai將AI技術(shù)集成到了芯片設(shè)計(jì)工作流程中，可以協(xié)助開(kāi)發(fā)者大規(guī)模地探索各種方案，這在以前是無(wú)法做到的。

這種方法讓AI技術(shù)有機(jī)會(huì)不斷從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中積累經(jīng)驗(yàn)并學(xué)以致用，進(jìn)而助力加快流片速度并實(shí)現(xiàn)PPA目標(biāo)。AI的另一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是支持復(fù)用：從一個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用于未來(lái)的項(xiàng)目，從而提高設(shè)計(jì)流程的效率。該解決方案可在云端使用，更具靈活性、可擴(kuò)展性和彈性，有助于客戶(hù)處理繁重的工作量。據(jù)用戶(hù)反饋，使用該解決方案后工作效率提升了3倍以上，功耗降低多達(dá)15%，裸片尺寸也大幅縮小。下圖顯示了DSO.ai在高性能數(shù)據(jù)中心CPU中的應(yīng)用結(jié)果。

VSO.ai：優(yōu)化“最后一公里”

VSO.ai可幫助驗(yàn)證開(kāi)發(fā)者更快實(shí)現(xiàn)覆蓋率收斂目標(biāo)并發(fā)現(xiàn)更多錯(cuò)誤。數(shù)字設(shè)計(jì)可能涉及的設(shè)計(jì)狀態(tài)空間幾乎是無(wú)限的，要一一檢查這些空間，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能按預(yù)期運(yùn)行，人工操作是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。回歸流程可能需要數(shù)天時(shí)間，成千上萬(wàn)的測(cè)試會(huì)消耗掉所有計(jì)算資源。通常，最后的收斂工作非常耗費(fèi)人力，而且人工分析龐大的數(shù)據(jù)也難以得出可行的見(jiàn)解。

VSO.ai為這一流程注入了全新活力。它通過(guò)檢查RTL來(lái)推斷覆蓋范圍，同時(shí)會(huì)高亮顯示需要覆蓋的區(qū)域，從而節(jié)省大量時(shí)間并確保測(cè)試具有高ROI。瑞薩電子（Renesas）表示，借助新思科技VCS功能驗(yàn)證解決方案（Synopsys.ai的一部分）進(jìn)行AI驅(qū)動(dòng)的驗(yàn)證，他們?cè)跍p少功能覆蓋率漏洞方面實(shí)現(xiàn)了10倍以上的提升，同時(shí)IP驗(yàn)證效率提高了30%。

TSO.ai：讓開(kāi)發(fā)者不必再做取舍

不斷增加的設(shè)計(jì)復(fù)雜性和規(guī)模也影響了芯片的測(cè)試進(jìn)度。在評(píng)估自動(dòng)測(cè)試碼生成（ATPG）工具的結(jié)果時(shí)，需要考慮以下三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)：

缺陷覆蓋范圍

測(cè)試碼數(shù)量，與測(cè)試成本直接相關(guān)

運(yùn)行時(shí)間

相反，經(jīng)驗(yàn)豐富的開(kāi)發(fā)者又可能存在偏見(jiàn)，導(dǎo)致他們使用該工具獲得的結(jié)果可能并不是新設(shè)計(jì)的最佳選擇。TSO.ai可以讓開(kāi)發(fā)者無(wú)需再權(quán)衡這些利弊，通過(guò)運(yùn)行多個(gè)新思科技TestMAX ATPG先進(jìn)測(cè)試解決方案的副本，自動(dòng)生成測(cè)試計(jì)劃，從而提高缺陷覆蓋率，減少測(cè)試碼數(shù)量，并更快地獲得結(jié)果。

AI讓一切皆有可能

技術(shù)無(wú)上限，創(chuàng)芯無(wú)止境。利用AI助力芯片設(shè)計(jì)擁有諸多天然優(yōu)勢(shì)，其中之一便是這些工具會(huì)從不同設(shè)計(jì)中不斷學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)，從而變得越來(lái)越智能。這對(duì)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)和所有依賴(lài)電子產(chǎn)品的人而言都是個(gè)好消息。AI可以賦予開(kāi)發(fā)者更大的能力，讓他們更快地將正確規(guī)格的芯片推向市場(chǎng)，從而打造出更加復(fù)雜的系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)數(shù)字世界中的各種復(fù)雜挑戰(zhàn)。