文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
超過50%的先進芯片設(shè)計正在借助人工智能實現(xiàn)。
芯片設(shè)計領(lǐng)域已迎來變革性的里程碑，這標(biāo)志著半導(dǎo)體構(gòu)思、開發(fā)和市場化進程的轉(zhuǎn)折點。
人工智能工具最初是電子設(shè)計自動化 (EDA) 領(lǐng)域的利基解決方案，如今已成為先進芯片設(shè)計中不可或缺的一部分。Technalysis的 Bob O'Donnell 在最近的一篇文章中指出，曾經(jīng)的實驗前沿如今已跨越關(guān)鍵門檻，超過 50% 的先進芯片設(shè)計（28 納米及以下工藝節(jié)點）正在借助人工智能實現(xiàn)。人工智能驅(qū)動的芯片設(shè)計時代已不再遙不可及，而是成為新的常態(tài)。
了解芯片設(shè)計中的人工智能拐點
拐點代表著發(fā)展軌跡的重大轉(zhuǎn)變，而對于半導(dǎo)體行業(yè)而言，這一時刻在2025年第一季度到來。Cadence報告稱，已有超過1000家客戶使用其AI驅(qū)動的芯片實現(xiàn)平臺Cadence Cerebrus成功完成了28納米及以下工藝的流片。將這些成果與其他供應(yīng)商披露的流片數(shù)據(jù)匯總，并以季度增量進行分析，這些成果標(biāo)志著一種普遍采用的轉(zhuǎn)變，即AI主導(dǎo)的方法正在成為先進技術(shù)節(jié)點上半導(dǎo)體創(chuàng)新的基石。
但為什么這個轉(zhuǎn)折點意義重大？從歷史上看，芯片設(shè)計一直是一個由復(fù)雜的計算、持續(xù)的迭代和關(guān)鍵的上市時間所主導(dǎo)的領(lǐng)域。芯片架構(gòu)日益復(fù)雜，尤其是隨著數(shù)據(jù)中心和邊緣計算領(lǐng)域人工智能的興起，使得手動和傳統(tǒng)方法難以為繼。人工智能驅(qū)動的芯片設(shè)計已成為一種必需，它并非只是提供循序漸進的輔助，而是從根本上重新定義所涉及的工作流程。
人工智能對芯片設(shè)計的影響
人工智能對芯片設(shè)計的革命是多方面的。利用人工智能工具的公司正在顯著提升芯片質(zhì)量、性能和上市時間。例如，在 CadenceLIVE 2023 大會上，一家領(lǐng)先的智能、互聯(lián)和安全嵌入式控制半導(dǎo)體供應(yīng)商報告稱，其生產(chǎn)效率提高了十倍，將先進的 6nm 網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)計流片時間從六周縮短至僅兩周。同樣，他們在同一技術(shù)節(jié)點上的 CPU 設(shè)計流程也從五周縮短至僅十二天。
這些效率突破不僅節(jié)省時間，還能轉(zhuǎn)化為更高的投資回報率。將項目周期縮短數(shù)周，可以提升公司的競爭力和決策敏捷性。生產(chǎn)力通?？商嵘?到10倍，使組織能夠完成更多項目，探索更多設(shè)計方案，并推出優(yōu)化的解決方案。最終，這相當(dāng)于更快的創(chuàng)新周期、更高性能的半導(dǎo)體，以及更快地交付關(guān)鍵的AI應(yīng)用，例如生成式AI、高性能計算和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。
除了生產(chǎn)力之外，AI 驅(qū)動的設(shè)計工具還能提升首次流片成功率。這一點至關(guān)重要，因為錯誤不僅會延誤項目，甚至?xí)蛊鋸氐酌撥墶I 算法可以及早發(fā)現(xiàn)效率低下和設(shè)計風(fēng)險，從而幫助緩解那些在制造階段后期才會出現(xiàn)的問題。
對半導(dǎo)體行業(yè)的影響
對于半導(dǎo)體行業(yè)而言，這個由人工智能驅(qū)動的轉(zhuǎn)折點預(yù)示著一個前所未有的充滿可能性的時代。如今，大型超大規(guī)模廠商和設(shè)備巨頭正在爭奪定制芯片開發(fā)的主導(dǎo)地位。全球精英芯片設(shè)計師的稀缺一直是制約其發(fā)展的一大瓶頸。而人工智能則發(fā)揮著民主化的作用，賦能小型團隊、經(jīng)驗不足的設(shè)計師，甚至傳統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域以外的組織，使其能夠開發(fā)具有尖端功能的自主芯片。
這一轉(zhuǎn)變也使業(yè)界得以解決一個由來已久的難題：大規(guī)模創(chuàng)建高度定制的設(shè)計。過去，定制芯片常常被認(rèn)為過于昂貴或耗時。如今，AI支持的工作流程使多樣化、特定應(yīng)用的設(shè)計成為可能，而無需承擔(dān)過高的成本或資源需求。
半導(dǎo)體先驅(qū)和行業(yè)領(lǐng)袖正越來越多地采用人工智能驅(qū)動的方法，開發(fā)旨在驅(qū)動人工智能應(yīng)用的下一代芯片。這種由人工智能設(shè)計人工智能放大器的良性循環(huán)，正在推動該領(lǐng)域的指數(shù)級增長，并引發(fā)了人們的預(yù)測：到 2029 年，半導(dǎo)體市場規(guī)模將擴大至 1 萬億美元，而生成式人工智能和高性能計算將成為主要的加速器。
人工智能在芯片設(shè)計中的投資回報率
人工智能在芯片設(shè)計中的價值正變得至關(guān)重要。縮短上市時間并提升芯片性能如今已成為一項競爭優(yōu)勢。無論是在先進節(jié)點項目上節(jié)省兩個月時間，還是在特定芯片模塊上實現(xiàn)顯著的性能提升，這些工具帶來的財務(wù)和戰(zhàn)略價值都凸顯了它們的必要性。
與其他尋求財務(wù)效益的人工智能應(yīng)用不同，芯片設(shè)計是一個實實在在的成功案例。例如，將設(shè)計周期從八個月縮短至六個月，不僅能帶來經(jīng)濟效益，還能引領(lǐng)產(chǎn)品趨勢。能夠以更快的速度、更低的風(fēng)險交付高性能處理器，正是這種切實的益處，最終促成芯片的廣泛應(yīng)用。
芯片設(shè)計中的人工智能下一步將如何發(fā)展？
AI 在芯片設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，意義深遠(yuǎn)。AI 方法論正在從芯片優(yōu)化擴展到系統(tǒng)級設(shè)計和分析。例如，Agentic AI 有望進一步實現(xiàn)工作流程自動化，釋放新的效率，使工程師能夠?qū)Ｗ⒂诟邇r值的任務(wù)。
與此同時，諸如代理人工智能 (Agentic AI) 之類的技術(shù)正被設(shè)計用于支持基礎(chǔ)設(shè)施人工智能、物理人工智能和科學(xué)人工智能領(lǐng)域的突破性舉措。這些進步將重新定義從藥物研發(fā)到下一代現(xiàn)實系統(tǒng)等領(lǐng)域。同樣重要的是，人工智能平臺的演進將使我們能夠為全新的應(yīng)用設(shè)計芯片，尤其是在能源受限的環(huán)境中。
展望未來，可以預(yù)期，人工智能驅(qū)動的系統(tǒng)設(shè)計將迎來廣泛應(yīng)用，并延續(xù)芯片設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展勢頭。從自供電物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到人工智能驅(qū)動的機器人，定制芯片的普及將推動無數(shù)行業(yè)的創(chuàng)新。
半導(dǎo)體行業(yè)正在開啟一個嶄新的篇章，人工智能不再只是輔助工具，而是創(chuàng)新的核心支柱。芯片設(shè)計中的人工智能拐點不僅在于加快流程或降低成本，更在于重新定義一切皆有可能。隨著我們不斷進步，人工智能、芯片設(shè)計和系統(tǒng)級工程之間的界限將逐漸模糊，從而形成技術(shù)進步的良性循環(huán)，推動下一波數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
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