自從ChatGPT橫空出世后，AI成為了科技界和資本市場(chǎng)最為炙手可熱的話題之一。許多人毫不懷疑，AI是改變未來世界的關(guān)鍵。而對(duì)這種宏大愿景的預(yù)期，使得一些行業(yè)的命運(yùn)也發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，首先便是與半導(dǎo)體相關(guān)的產(chǎn)業(yè)由于AI對(duì)于算力芯片的巨大需求，能夠提供這種尖端產(chǎn)品的芯片公司英偉達(dá)的市值近期超越了微軟和蘋果，登頂全球第一。除此之外，AI反過來也會(huì)影響芯片本身的設(shè)計(jì)與制造，這在EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）領(lǐng)域也已形成共識(shí)。
既然AI能夠?qū)懽�、繪圖、生成影片，還能讓汽車自動(dòng)駕駛，那么AI為什么不能用來設(shè)計(jì)芯片？
最近，工信部的“芯動(dòng)力人才計(jì)劃”就推出了一項(xiàng)培訓(xùn)課程《AI輔助模擬芯片設(shè)計(jì)》，其中部分培訓(xùn)內(nèi)容來自于國(guó)內(nèi)一家EDA公司復(fù)鵠科技，這家公司多年來專注致力于用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬芯片設(shè)計(jì)全流程自動(dòng)化。
公開資料顯示，“芯動(dòng)力人才計(jì)劃”是工信部人才交流中心組織開展的、服務(wù)國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才專項(xiàng)。從他們的發(fā)布渠道可以看到，這個(gè)平臺(tái)經(jīng)常會(huì)組織一些專家學(xué)者對(duì)半導(dǎo)體從業(yè)者就一些行業(yè)前瞻課題和業(yè)務(wù)實(shí)踐進(jìn)行培訓(xùn)。
復(fù)鵠科技是一家初創(chuàng)型的EDA企業(yè)，該公司成立于2019年9月，他們介紹自己“與國(guó)際同步研發(fā)，創(chuàng)造性地整合流程和歸納經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，并引入AI算法，在全球首個(gè)推出新一代模擬芯片AI自動(dòng)化商用EDA工具AnaSage，實(shí)現(xiàn)了從前端設(shè)計(jì)到后端版圖生成的自動(dòng)化。”
目前，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界確實(shí)都已在AI賦能EDA這一課題上投入大量研究，且已有部分企業(yè)推出相應(yīng)商用產(chǎn)品，如EDA“三大家”中新思科技（Synopsys）于2020年推出了全球首個(gè)AI自主芯片設(shè)計(jì)解決方案DSO.ai，而“三大家”中的另一巨頭楷登電子（Cadence）目前多個(gè)產(chǎn)品線都已具備 AI 功能，如Verisium、Cerebrus、Allegro X、Virtuoso等。
國(guó)際行業(yè)巨頭爭(zhēng)相投入，說明用AI加速EDA的創(chuàng)新乃是大勢(shì)所趨，尤其是在更為復(fù)雜的模擬芯片領(lǐng)域，模擬設(shè)計(jì)自動(dòng)化的加速演進(jìn)或許正是等待AI這把鑰匙的啟動(dòng)。
模擬芯片和數(shù)字芯片相比具有天然的復(fù)雜性：數(shù)字芯片只需要處理二進(jìn)制信號(hào)0和1，但模擬芯片則需要處理聲、光、溫度、壓力等模擬信號(hào)，因此模擬芯片具有形狀不規(guī)則、模塊差異大、物理約束條件復(fù)雜等特點(diǎn)，這就造成模擬EDA需要克服算法維度多、難以標(biāo)準(zhǔn)化等障礙。因此，相較于數(shù)字EDA，模擬芯片設(shè)計(jì)的自動(dòng)化一直大幅落后，目前仍停留在晶體管級(jí)別，相關(guān)工具近20年基本沒有大的更新迭代。而這一難題，在人工智能時(shí)代來臨時(shí)終于迎來破局的希望。
在當(dāng)前階段，指望AI來驅(qū)動(dòng)全流程EDA或許還為時(shí)過早，但在一些更加具體的應(yīng)用場(chǎng)景上，AI的“小試牛刀”已經(jīng)讓部分半導(dǎo)體從業(yè)者嘗到了甜頭。
2023年，新思科技和楷登電子都推出了用于模擬芯片工藝自動(dòng)化遷移的應(yīng)用產(chǎn)品（Analog Porting），作為模擬自動(dòng)化落地的最成功案例。其中，新思科技通過與三星電子的合作，能夠幫助在三星生產(chǎn)的芯片從14nm節(jié)點(diǎn)遷移到5nm；而楷登電子則選擇與臺(tái)積電合作，通過其Virtuoso工具，使基于臺(tái)積電制造平臺(tái)的模擬設(shè)計(jì)遷移時(shí)間縮短多達(dá)3倍。這些致力于提高模擬設(shè)計(jì)遷移效率的合作之所以能夠成功，都?xì)w功于AI引擎的加持。
在國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)，華大九天和概倫電子均曾公開表示，已將AI技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)有產(chǎn)品中，但并未披露具體的產(chǎn)品型號(hào)與用途。國(guó)內(nèi)最早公布基于AI的具體產(chǎn)品的EDA公司，便是前面所提到的復(fù)鵠科技，該公司在2022年推出的AnaSage1.0，便具有自動(dòng)優(yōu)化仿真、自動(dòng)版圖生成等功能。
值得一提的是，與新思科技和楷登電子類似，復(fù)鵠科技也將目光瞄準(zhǔn)了工藝遷移（Porting）這個(gè)方向，他們?cè)贏naSage的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推出了針對(duì)模擬芯片的工藝遷移全流程工具Auto Porting，而產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間竟然與新思科技和楷登電子相差無幾。作為一家初創(chuàng)公司，能夠有這樣的市場(chǎng)敏銳度和技術(shù)能力，也算比較難得了。
據(jù)一些用過復(fù)鵠的Auto Porting的業(yè)內(nèi)人士說，這個(gè)產(chǎn)品還是挺有想法的和實(shí)用的。與新思科技、楷登電子綁定三星、臺(tái)積電等晶圓廠的模式不同，復(fù)鵠科技的Auto Porting更加普適一些，符合國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況，可以實(shí)現(xiàn)模擬芯片產(chǎn)品（包括電路和版圖）從一個(gè)晶圓制造廠遷往另一晶圓制造廠的相同節(jié)點(diǎn)，或者進(jìn)行不同節(jié)點(diǎn)之間的縮放。他們介紹能夠把遷移導(dǎo)入時(shí)間從原來的幾個(gè)月甚至半年縮減到一個(gè)月以內(nèi)，支持全球 top10在內(nèi)的各類特色工藝廠，支持成熟節(jié)點(diǎn)到先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的各種遷移。果真如此的話，對(duì)于一些新建的晶圓制造廠還是很有吸引力的，在產(chǎn)能內(nèi)卷的當(dāng)下，這會(huì)大大降低晶圓制造廠的獲客成本；同時(shí)為模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè)供應(yīng)鏈整合備份、降低成本、提高效率，更好更快地推出產(chǎn)品作出貢獻(xiàn)。
2018年，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最初階段發(fā)揮過重要作用的美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）提出過一個(gè)“電子復(fù)興計(jì)劃”（IDEA），預(yù)示模擬EDA領(lǐng)域的變革很快要到來。幾年過去后，如今AI浪潮席卷全球，這個(gè)觀點(diǎn)的前瞻性也在逐漸被證實(shí)。但是也要看到，模擬設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平的躍升不太可能一蹴而就，AI+模擬全流程EDA的模式能不能跑通，以及是否能形成穩(wěn)定靠譜的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，還要留給市場(chǎng)去檢驗(yàn)。國(guó)內(nèi)相關(guān)政府部門和產(chǎn)業(yè)界上下游企業(yè)如能全面擁抱AI+EDA的大趨勢(shì)，必將有助于我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)在工具軟件領(lǐng)域的自主可控目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。（思維財(cái)經(jīng)出品）■
