2024年科技爆點(diǎn)：GenAI加入芯片設(shè)計與驗(yàn)證

Gartner 2023 年新興技術(shù)成熟度曲線顯示，生成式AI（GenAI）在不到一年的時間里就達(dá)到期望膨脹期。而今年圍繞ChatGPT和新興應(yīng)用的熱議證明了GenAI不只是曇花一現(xiàn)，它將真正革新知識型工作的面貌。GenAI可以說是百年難遇的變革性技術(shù)。無論是電商網(wǎng)站上的即時聊天服務(wù)，還是軟件開發(fā)領(lǐng)域的代碼自動生成，GenAI的應(yīng)用已在多個行業(yè)廣泛展開。

去年，新思科技對2023年人工智能的發(fā)展趨勢做了一些預(yù)測，主要包括四個方面：首先，企業(yè)在異構(gòu)組件集成方面的需求將進(jìn)一步增加，為此新思科技研發(fā)了Multi-Die系統(tǒng)解決方案，以簡化集成過程；其次，人工智能設(shè)計工具的使用將持續(xù)增長，新思科技對300余個由AI推動的商業(yè)流片項(xiàng)目的追蹤，驗(yàn)證了這一趨勢的加速發(fā)展；第三，生成式人工智能正在加快應(yīng)用開發(fā)的步伐，預(yù)計不久將成為全球性的新應(yīng)用平臺；最后，人工智能將在推動實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)方面扮演至關(guān)重要的角色，新思科技正全力以赴，努力達(dá)成這一宏偉目標(biāo)。

步入2024，讓我們共同描繪并探索人工智能如何繼續(xù)塑造電子產(chǎn)業(yè)的未來藍(lán)圖。隨著人工智能技術(shù)日漸滲透入千行百業(yè)，我們將面臨哪些關(guān)鍵問題，又應(yīng)如何解決這些問題，以保障技術(shù)發(fā)展的穩(wěn)定與可持續(xù)性？讓我們一起探討未來的可能性。

當(dāng)Copilot融入芯片設(shè)計和驗(yàn)證

半導(dǎo)體行業(yè)的未來是機(jī)遇與挑戰(zhàn)的共存。行業(yè)迅速壯大，系統(tǒng)日益復(fù)雜，而人才短缺的困境則可能阻礙創(chuàng)新的步伐。盡管壓力重重，開發(fā)者們依舊依靠他們的智慧不斷攻克技術(shù)難題，延續(xù)摩爾定律，提升開發(fā)效率，生產(chǎn)出更為精密和復(fù)雜的電子產(chǎn)品與系統(tǒng)。

在這一背景下，GenAI預(yù)計將在新的一年扮演愈加重要的角色。EDA領(lǐng)域?qū)θ瞬诺囊髽O高，需要深厚的學(xué)識和豐富的經(jīng)驗(yàn)，人才缺口成為一個突出問題。芯片設(shè)計的Copilot提供了一條高效的知識共享路徑，極大提升了工程資源的生產(chǎn)力。例如，集成于工具中的Copilot能夠即時回應(yīng)查詢，用戶無需暫停工作去搜索解決方案，或者翻閱眾多文檔，又或者聯(lián)系應(yīng)用工程師。

隨著Copilot變得更加智能和普及，它將深入融合到芯片的設(shè)計和驗(yàn)證流程中。Copilot的加入使得原本需要數(shù)小時乃至數(shù)天的工作，如今僅需幾秒鐘便可完成。

數(shù)據(jù)生態(tài)初步成型

對于那些擁有豐富設(shè)計知識的大型知名企業(yè)來說，GenAI可以提供巨大的發(fā)展?jié)摿?。行業(yè)內(nèi)的佼佼者正在籌劃部署自家的Copilot系統(tǒng)，以期將過去數(shù)十年積累的珍貴技術(shù)、架構(gòu)和特有領(lǐng)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更大的價值。同時，在2024年，GenAI預(yù)計將促進(jìn)芯片設(shè)計流程的廣泛普及，幫助新興芯片企業(yè)更迅速地創(chuàng)新和擴(kuò)張，讓它們能夠集中精力打造自己的核心競爭力，同時充分利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的參考流程和知識資源進(jìn)行優(yōu)化。

在此過程中，EDA公司和IP供應(yīng)商將成為不可或缺的力量，他們將把深厚的專業(yè)知識、成熟流程和IP資源與客戶自身領(lǐng)域的數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，共同為整個技術(shù)棧打造強(qiáng)大的GenAI解決方案。2024年，芯片設(shè)計領(lǐng)域?qū)鸩揭娮C一些初級數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的形成，正如OpenAI的Sam Altman在OpenAI DevDay 2023上所探討的那樣。這些數(shù)據(jù)集涵蓋了芯片設(shè)計領(lǐng)域的代碼、規(guī)格、寄存器傳輸級（RTL）、仿真等多樣化信息，為GenAI應(yīng)用培養(yǎng)出更精確、更高效的模型。

然而，要想在這條道路上走得長遠(yuǎn)，合作伙伴們必須采用兼具擴(kuò)展性和安全性的新型商業(yè)模式，在合理共享數(shù)據(jù)的同時保障數(shù)據(jù)安全?；谶@種需求，托管式微服務(wù)成為了一種應(yīng)時之選，眾多公司正在積極探索這一模式并將之投入實(shí)際應(yīng)用。

芯片設(shè)計將更加以軟件為中心

隨著GitHub Copilot等人工智能軟件開發(fā)輔助工具的快速流行，至今年年初，這些工具已經(jīng)協(xié)助編寫了超過46%的新代碼?，F(xiàn)在，半導(dǎo)體硬件系統(tǒng)的設(shè)計也開始步入以軟件為主導(dǎo)的發(fā)展軌道。GenAI有望深度融入芯片設(shè)計的各個階段，包括設(shè)計構(gòu)思、寄存器傳輸級（RTL）代碼的編寫、設(shè)計驗(yàn)證和實(shí)施等，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化，并由此顛覆傳統(tǒng)芯片設(shè)計流程。

微軟最近發(fā)布了一篇簡明易懂的博客，探討了將生成式人工智能應(yīng)用于半導(dǎo)體與電子設(shè)計的前景，并分析了軟件開發(fā)中的敏捷實(shí)踐方法如何可能繼續(xù)深刻影響硬件設(shè)計領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的多種能力日臻成熟，這一趨勢預(yù)計將在2024年加速演進(jìn)。屆時，行業(yè)將有望突破現(xiàn)有的瀑布式芯片設(shè)計模式。例如，GenAI或?qū)⒛軌驅(qū)崿F(xiàn)超高速的原型設(shè)計流程，為設(shè)計構(gòu)思和搭建提供高度自動化的方案選擇，并摒棄那些耗時且注重細(xì)節(jié)的輔助性工作，如驗(yàn)證覆蓋率模型、復(fù)雜的斷言或是構(gòu)建隨機(jī)約束測試樁等，以此顯著提升設(shè)計的效率和節(jié)奏。

AI的經(jīng)濟(jì)門檻將加速AI硬件創(chuàng)新

在人工智能領(lǐng)域，高性能工作負(fù)載對算力的需求不斷攀升，尤其體現(xiàn)在預(yù)訓(xùn)練的大型語言模型（LLM）上，這些模型依賴于尖端的AI超算系統(tǒng)和龐大的半導(dǎo)體芯片陣列。目前估算顯示，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)規(guī)模每兩年激增逾200倍，這一指數(shù)級擴(kuò)展勢必加劇未來踏足AI領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)門檻。CPU、GPU、XPU和系統(tǒng)集成等領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)正逐步加大對創(chuàng)新架構(gòu)的研發(fā)投入，以在功耗效率和總體擁有成本（TCO）上獲得競爭力，增強(qiáng)其在AI時代的行業(yè)影響力。

預(yù)計到2024年，面向人工智能的新型處理架構(gòu)將持續(xù)涌現(xiàn)，包括備受矚目的神經(jīng)形態(tài)計算芯片、光計算機(jī)以及量子計算平臺，這些技術(shù)的發(fā)展可能會使得人工智能經(jīng)濟(jì)門檻進(jìn)一步提高。異構(gòu)計算組件的系統(tǒng)級集成趨勢是推動行業(yè)向Multi-Die系統(tǒng)演進(jìn)的關(guān)鍵因素，并將加速推進(jìn)納米級別數(shù)字CMOS技術(shù)的研發(fā)。盡管這些創(chuàng)新計算平臺主要針對數(shù)據(jù)中心的需求，但自主邊緣計算技術(shù)仍舊在自動駕駛汽車、工業(yè)自動化以及個人計算方案等領(lǐng)域推動算力的集成，以傳感器技術(shù)集成為核心，持續(xù)助力相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。

負(fù)責(zé)地應(yīng)用AI方面，芯片設(shè)計將迎來創(chuàng)新

GenAI正在以前所未有的方式處理海量數(shù)據(jù)，這得益于數(shù)字世界數(shù)據(jù)的急劇增長。GenAI的持續(xù)創(chuàng)新可能帶來我們難以理解和控制的深遠(yuǎn)影響。

到2024年，數(shù)據(jù)隱私和治理將變得尤為重要。業(yè)界和政府已就人工智能對可持續(xù)發(fā)展、社會及商業(yè)影響進(jìn)行了深入討論，倫理問題也成為討論焦點(diǎn)。比如，NIST新發(fā)布的人工智能風(fēng)險管理框架，為人工智能產(chǎn)品的開發(fā)提供了重要指導(dǎo)。隨著人工智能技術(shù)更深入人們生活，制定相關(guān)的監(jiān)管框架來提供指導(dǎo)和保護(hù)是順理成章的事。

雖然“負(fù)責(zé)任使用”聽起來似乎有所限制，但它是推動技術(shù)發(fā)展的重要條件。新思科技在2023年硅谷領(lǐng)導(dǎo)力集團(tuán)會議上討論了如何在芯片設(shè)計中更好地應(yīng)用人工智能，如何從當(dāng)前的“告知-詢問”模式，轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥淼摹肮蚕?探索”式合作創(chuàng)新。要讓人工智能發(fā)揮最大潛力，得到創(chuàng)造者的認(rèn)可，就必須保證人工智能的公平、可靠、隱私、包容、透明和可追溯。

新的一年，擁抱創(chuàng)新

創(chuàng)新是人類的天性，而人工智能已經(jīng)證明它能夠提升我們的創(chuàng)新，加速開發(fā)者的創(chuàng)新步伐。隨著時間的推移，人工智能更有可能逐步獲得我們的信任。2024年，我們需要深入探討人類與人工智能如何更好地互動與合作。在不斷追求創(chuàng)新的道路上，人工智能將協(xié)助我們實(shí)現(xiàn)更加卓越的成就。這樣的未來，指日可待。

審核編輯：劉清