剛剛發(fā)布新款折疊屏手機的三星，又搞了個大新聞：

　　下一代手機芯片將使用 AI 來設計。

　　據(jù)外媒《連線》的報道，三星將使用新思科技(Synopsys)提供的 AI 功能 ——DSO.ai—— 來設計下一代 Exynos 處理器。

　　Exynos 芯片在三星的智能手機、平板電腦中都有使用(主要是韓國與歐洲市場)，并且還有少量提供給國產(chǎn)手機廠商使用。

　　新思科技是全球最大的芯片設計軟件(EDA)供應商之一，這家公司的董事長表示，DSO.ai 是第一個用于處理器設計的商業(yè) AI 軟件。

　　受 AlphaZero 啟發(fā)的 AI 設計師

　　AI 設計芯片并非將工作全部交給 AI，而是使用強化學習自動搜索設計空間，尋求最佳解決方案。

　　這就要簡單說一說芯片的設計流程。

　　首先，一款芯片要先完成其邏輯設計部分，這部分由人類工程師完成。之后開始進行布局走線設計，也就是確定每個晶體管的放置位置以及它們?nèi)绾芜B接。

　　而現(xiàn)代芯片一般有數(shù)十億乃至上百億個晶體管，設計布局和測試通常需要幾個工程師花費 20~30 周才能完成。

　　面對“無數(shù)種”選擇，最終的布局設計需要達到性能、功耗和面積(即 PPA)三個目標之前的權(quán)衡。

　　這個“無數(shù)種”到底有多大呢?反正比 AlphaGo 下圍棋還要復雜得多。圍棋的搜索空間大約有 10³??個狀態(tài)，而芯片設計可能包含 10?????種可能性。

　　工程師對不同的設計將如何芯片具有一種本能的理解，但是這種理解很難寫成計算機代碼，但卻和強化學習有著異曲同工之妙。

　　強化學習通過獎勵或懲罰來訓練算法，DSO.ai 則受到 AlphaZero 的啟發(fā)。

　　AlphaZero 通過 AI 自我博弈來學會下圍棋、國際象棋，DSO.ai 通過電腦生成的大型數(shù)據(jù)流學習如何做出優(yōu)化決策，在學習的過程中以更短時間找到更可靠的設計方案。

　　△ 谷歌用 AI 找到了人類工程師(a)更好的芯片布局(b)

　　DSO.ai 對設計速度的提升效果明顯，新思科技說，這項工具在一些情況下將芯片頻率提高了 18%，功耗降低了 21%，同時將工程時間從六個月縮短到了一個月。

　　△ DSO.ai 在不同芯片設計中對效率的提升

　　而且 AI 還會不斷自學提高能力，從一個項目中獲得的經(jīng)驗會被保留下來，用于未來的芯片設計工作。

　　國外遍地開花，國內(nèi)尷尬

　　除了新思科技外，一些公司也在研究自己的芯片設計 AI 工具，其中最知名的就是谷歌和英偉達。

　　去年 4 月，谷歌團隊 arXiv 發(fā)布了一篇論文，表示在 6 小時內(nèi)，AI 可以生成與人類相當或者更強的芯片設計結(jié)果，最終這篇論文于兩個月前正式發(fā)表在 Nature 上。

　　谷歌現(xiàn)在正將 AI 用于設計下一代 TPU。英偉達也將使用 GPU 來優(yōu)化下一代 GPU 設計。

　　據(jù)傳聞，谷歌的下一款智能手機 Pixel 6 的自研芯片也可能是使用 AI 來完成輔助設計，不過谷歌發(fā)言人拒絕對此發(fā)表評論。

　　另外，另一家 EDA 廠商 Cadence 也與近期推出了 AI 設計工具。

　　國外芯片軟件技術(shù)遍地開花，而中國芯片廠商則面臨著尷尬的局面。由于市場上三大 EDA 軟件公司 Synopsys、Cadence、Mentor 均來自美國，且占據(jù)著中國 95% 的市場份額。

　　美國一些政界人士呼吁將軟件加入出口管制清單，中國芯片企業(yè)可能面臨著軟件斷供的風險。

　　面對國產(chǎn) EDA 軟件研發(fā)以及 AI 設計技術(shù)落地的不足，國內(nèi)半導體行業(yè)仍然任重道遠。

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