剛剛發(fā)布新款折疊屏手機(jī)的三星，又搞了個(gè)大新聞：

　　下一代手機(jī)芯片將使用 AI 來設(shè)計(jì)。

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

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

　　新思科技是全球最大的芯片設(shè)計(jì)軟件(EDA)供應(yīng)商之一，這家公司的董事長(zhǎng)表示，DSO.ai 是第一個(gè)用于處理器設(shè)計(jì)的商業(yè) AI 軟件。

　　受 AlphaZero 啟發(fā)的 AI 設(shè)計(jì)師

　　AI 設(shè)計(jì)芯片并非將工作全部交給 AI，而是使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)自動(dòng)搜索設(shè)計(jì)空間，尋求最佳解決方案。

　　這就要簡(jiǎn)單說一說芯片的設(shè)計(jì)流程。

　　首先，一款芯片要先完成其邏輯設(shè)計(jì)部分，這部分由人類工程師完成。之后開始進(jìn)行布局走線設(shè)計(jì)，也就是確定每個(gè)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(gè)晶體管，設(shè)計(jì)布局和測(cè)試通常需要幾個(gè)工程師花費(fèi) 20~30 周才能完成。

　　面對(duì)“無(wú)數(shù)種”選擇，最終的布局設(shè)計(jì)需要達(dá)到性能、功耗和面積(即 PPA)三個(gè)目標(biāo)之前的權(quán)衡。

　　這個(gè)“無(wú)數(shù)種”到底有多大呢?反正比 AlphaGo 下圍棋還要復(fù)雜得多。圍棋的搜索空間大約有 10³??個(gè)狀態(tài)，而芯片設(shè)計(jì)可能包含 10?????種可能性。

　　工程師對(duì)不同的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)代碼，但卻和強(qiáng)化學(xué)習(xí)有著異曲同工之妙。

　　強(qiáng)化學(xué)習(xí)通過獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰來訓(xùn)練算法，DSO.ai 則受到 AlphaZero 的啟發(fā)。

　　AlphaZero 通過 AI 自我博弈來學(xué)會(huì)下圍棋、國(guó)際象棋，DSO.ai 通過電腦生成的大型數(shù)據(jù)流學(xué)習(xí)如何做出優(yōu)化決策，在學(xué)習(xí)的過程中以更短時(shí)間找到更可靠的設(shè)計(jì)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(duì)設(shè)計(jì)速度的提升效果明顯，新思科技說，這項(xiàng)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(shí)將工程時(shí)間從六個(gè)月縮短到了一個(gè)月。

　　△ DSO.ai 在不同芯片設(shè)計(jì)中對(duì)效率的提升

　　而且 AI 還會(huì)不斷自學(xué)提高能力，從一個(gè)項(xiàng)目中獲得的經(jīng)驗(yàn)會(huì)被保留下來，用于未來的芯片設(shè)計(jì)工作。

　　國(guó)外遍地開花，國(guó)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(shè)計(jì) AI 工具，其中最知名的就是谷歌和英偉達(dá)。

　　去年 4 月，谷歌團(tuán)隊(duì) arXiv 發(fā)布了一篇論文，表示在 6 小時(shí)內(nèi)，AI 可以生成與人類相當(dāng)或者更強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)結(jié)果，最終這篇論文于兩個(gè)月前正式發(fā)表在 Nature 上。

　　谷歌現(xiàn)在正將 AI 用于設(shè)計(jì)下一代 TPU。英偉達(dá)也將使用 GPU 來優(yōu)化下一代 GPU 設(shè)計(jì)。

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

　　另外，另一家 EDA 廠商 Cadence 也與近期推出了 AI 設(shè)計(jì)工具。

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

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

　　面對(duì)國(guó)產(chǎn) EDA 軟件研發(fā)以及 AI 設(shè)計(jì)技術(shù)落地的不足，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)仍然任重道遠(yuǎn)。

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