三星下一代手機(jī)芯片由AI來(lái)設(shè)計(jì)，EDA行業(yè)老大提供技術(shù)

曉查 2021-08-16 12:50:58 來(lái)源：量子位

曉查 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

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(lái)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(lái)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(shuō)一說(shuō)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(kāi)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(xiě)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(guò)獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰來(lái)訓(xùn)練算法，DSO.ai則受到AlphaZero的啟發(fā)。

AlphaZero通過(guò)AI自我博弈來(lái)學(xué)會(huì)下圍棋、國(guó)際象棋，DSO.ai通過(guò)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(guò)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(shuō)，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(lái)，用于未來(lái)的芯片設(shè)計(jì)工作。

國(guó)外遍地開(kāi)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(lái)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(lái)完成輔助設(shè)計(jì)，不過(guò)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(kāi)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(lái)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)。

參考鏈接：
[1]https://www.wired.com/story/samsung-ai-designed-chip-soon-others-too/
[2]https://blogs.synopsys.com/from-silicon-to-software/2021/06/16/ai-chip-design-tools/
[3]https://www.synopsys.com/glossary/what-is-design-space-optimization.html
[4]https://www.forbes.com/sites/karlfreund/2021/08/09/using-ai-to-help-design-chips-has-become-a-thing/?sh=30048de55d9d