如何利用AI降低電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性呢？

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，復(fù)雜性一直是一個(gè)主要的挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)更高效、更強(qiáng)大的電子設(shè)備的需求的增長(zhǎng)，工程師們面臨著越來越復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求。這些復(fù)雜性通常會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期、更高的成本和潛在的設(shè)計(jì)缺陷。西門子EDA認(rèn)識(shí)到迫切需要?jiǎng)?chuàng)新的解決方案來克服這些困難。

該公司已將人工智能(AI)確定為一種可以為創(chuàng)新提供巨大杠桿的技術(shù)。人工智能包括計(jì)算技術(shù)，使機(jī)器能夠在沒有人為干預(yù)的情況下進(jìn)行推理和推斷。人工智能解決方案可以分析大量數(shù)據(jù)，以識(shí)別模式和趨勢(shì)，改進(jìn)流程并為更好的決策提供建議。

西門子EDA在人工智能技術(shù)方面進(jìn)行了大量投資，并將其應(yīng)用于各種產(chǎn)品領(lǐng)域，包括PCB設(shè)計(jì)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、智能工廠車間管理和智能城市管理。該公司最近發(fā)布了一份白皮書，深入研究了人工智能技術(shù)的應(yīng)用如何解決印刷電路板(PCB)設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)。

PCB設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

PCB電子系統(tǒng)工程師在設(shè)計(jì)復(fù)雜、快速的集成電路時(shí)面臨著挑戰(zhàn)，這些集成電路需要足夠的功率、冷卻、信號(hào)完整性和熱完整性。他們必須在縮短上市時(shí)間的同時(shí)，提供高性能PCB和互連電子系統(tǒng)，同時(shí)最大限度地降低功耗。了解PCB設(shè)計(jì)和EDA工具涉及一個(gè)陡峭的學(xué)習(xí)曲線，工程師通常在工作中學(xué)習(xí)。組件選擇是另一個(gè)挑戰(zhàn)，需要對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行廣泛的研究和分析。

對(duì)人工智能應(yīng)用

人工智能可以挖掘已完成的設(shè)計(jì)，以識(shí)別模式并指導(dǎo)設(shè)計(jì)師進(jìn)行下一個(gè)邏輯步驟，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。人工智能可以根據(jù)歷史信息開發(fā)模型，推薦可行的組件選項(xiàng)，加快選擇過程。將其與實(shí)時(shí)可見性集成到組件供應(yīng)鏈中，它將變成一種強(qiáng)大的功能。

人工智能驅(qū)動(dòng)電子設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是讓人工智能算法生成PCB設(shè)計(jì)和制造輸出，減少設(shè)計(jì)時(shí)間并消除代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。

生成設(shè)計(jì)

生成式設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)新的方法，它使用算法和計(jì)算方法根據(jù)指定的參數(shù)和約束自動(dòng)生成和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。它結(jié)合了人工智能，機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)，深度學(xué)習(xí)(DL)和先進(jìn)的仿真技術(shù)的力量，探索廣闊的設(shè)計(jì)空間，并產(chǎn)生優(yōu)化和高效的設(shè)計(jì)。

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用人工智能的好處

生成組件模型(如符號(hào)、物理幾何和仿真模型)非常耗時(shí)。自然語言處理和圖像識(shí)別等人工智能技術(shù)可以自動(dòng)處理數(shù)據(jù)表并生成所需的模型，利用領(lǐng)域知識(shí)減少人工工作量。

原理圖連接，在組件之間建立連接，是另一項(xiàng)手工任務(wù)。經(jīng)過完整設(shè)計(jì)訓(xùn)練的ML模型可以推薦組件并建議引腳到引腳的連接，從而加快設(shè)計(jì)過程。

功能塊的動(dòng)態(tài)重用和智能數(shù)據(jù)庫(kù)管理可以通過訓(xùn)練DL模型來實(shí)現(xiàn)，使設(shè)計(jì)工具能夠預(yù)測(cè)塊的潛在功能，并建議可重用的放置和路由選項(xiàng)。

約束，例如布局、高速設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試規(guī)則，通常是手動(dòng)輸入的，這就帶來了出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。AI可以根據(jù)當(dāng)前設(shè)計(jì)和已發(fā)布設(shè)計(jì)的知識(shí)推薦約束集和值，從而簡(jiǎn)化流程。

布局任務(wù)(如組件放置和路由)非常耗時(shí)。人工智能系統(tǒng)可以根據(jù)完成的設(shè)計(jì)推薦放置和路由策略，并且可以應(yīng)用諸如草圖路由之類的高級(jí)路由方法。自動(dòng)路由和分析工具也可以從AI/ML算法中受益，以生成最佳路線并執(zhí)行準(zhǔn)確的模擬。

總結(jié)

人工智能在提高運(yùn)營(yíng)效率和用戶專業(yè)知識(shí)方面越來越重要。在PCB設(shè)計(jì)中，人工智能在自動(dòng)化手工流程和使入門級(jí)用戶能夠執(zhí)行以前需要專業(yè)知識(shí)的任務(wù)方面特別有價(jià)值。通過利用人工智能技術(shù)，可以加速?zèng)Q策，實(shí)現(xiàn)日常流程的自動(dòng)化，新用戶可以更有效地工作，并且可以優(yōu)化多域系統(tǒng)的性能和可制造性。

作為西門子Xcelerator產(chǎn)品組合的一部分，人工智能驅(qū)動(dòng)的工具使電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司能夠利用人工智能技術(shù)，將未來的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。西門子不斷發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用人工智能來改進(jìn)設(shè)計(jì)工具的新用例，并投入時(shí)間和資源來增強(qiáng)現(xiàn)有算法或開發(fā)創(chuàng)新方法來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

審核編輯：劉清