|
引言7 ?* X) M1 `) v6 s! V
人工智能(AI)正在深刻改變半導(dǎo)體行業(yè),特別是在芯片設(shè)計(jì)過程中。本文探討AI如何重塑芯片設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,包括分析、優(yōu)化和設(shè)計(jì)輔助,幫助逍遙設(shè)計(jì)自動(dòng)化的讀者了解不同的AI技術(shù)及其在提高設(shè)計(jì)性能和生產(chǎn)力方面的應(yīng)用[1]。
' P8 q0 y! l& ~2 Y
# d* W' H- G* P# W+ s/ i人工智能在芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用簡介
# q: Y1 m) t N+ u' wAI正在芯片設(shè)計(jì)行業(yè)掀起波瀾,提升設(shè)計(jì)過程的多個(gè)階段。AI主要影響以下關(guān)鍵領(lǐng)域:分析:AI實(shí)現(xiàn)更快速、預(yù)測性和跨階段的芯片設(shè)計(jì)分析。優(yōu)化:AI驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化技術(shù)帶來更快速、更可擴(kuò)展和更優(yōu)質(zhì)的結(jié)果。輔助:AI為芯片設(shè)計(jì)師提供專業(yè)知識、編碼支持和任務(wù)自動(dòng)化。% c# J0 A# |4 G
[/ol]5 \& M+ k8 i. ?; z/ w
% ~; J5 q, S, ]: g- d
jpbslta3zsx64034872153.png (64.1 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
jpbslta3zsx64034872153.png
2024-9-22 01:16 上傳
( X" H; T9 |: |. D5 p$ A5 T! Q( l圖1:此圖展示了AI在芯片設(shè)計(jì)中影響的主要領(lǐng)域:分析、優(yōu)化和輔助。 O! I: q& q$ O8 g4 B D& v- c
& x* F. t. q1 N( }
芯片設(shè)計(jì)中的AI技術(shù) T: k/ N5 }" p2 W5 Y
多種AI技術(shù)被應(yīng)用于芯片設(shè)計(jì),每種技術(shù)適用于設(shè)計(jì)過程的不同方面:經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)(ML):適用于小型結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),線性回歸、支持向量機(jī)和決策樹等技術(shù)用于初步分析。深度學(xué)習(xí):卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)適合物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),而圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GNN)適合線路網(wǎng)表數(shù)據(jù)。貝葉斯優(yōu)化:此技術(shù)用于構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)的概率模型,并選擇最有希望的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行采樣。強(qiáng)化學(xué)習(xí)(RL):RL代理通過與環(huán)境交互并獲得改進(jìn)獎(jiǎng)勵(lì)來學(xué)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)。生成式AI:這些模型,包括變分自編碼器(VAE)和Transformer,用于生成最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)和學(xué)習(xí)優(yōu)化表示。大型語言模型(LLM):LLM用途廣泛,可應(yīng)用于問答、編碼、提取、重寫、分類、總結(jié)和推理等多種任務(wù)。+ p2 w$ b3 G* I7 _. a: }5 p" ~
[/ol]
2 i+ h, x& h d; h: ~
" K" ]7 v E3 F& E+ d# ]
4sr5e0bj4ie64034872253.png (149.91 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
4sr5e0bj4ie64034872253.png
2024-9-22 01:16 上傳
# `0 W, |3 A% }& w
圖2:NVIDIA芯片設(shè)計(jì)中使用的不同AI技術(shù),包括經(jīng)典ML、深度學(xué)習(xí)和各種優(yōu)化方法。
: E$ ]" T5 x& X3 C1 ^" k
8 ]) G+ u1 B0 [2 O( ?AI在芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
. b9 m2 o$ z4 E1 j4 F讓我們探討AI在芯片設(shè)計(jì)中的一些具體應(yīng)用:
1 W. [ b* ^1 j2 s9 E% @4 F9 O1. IR壓降估算
% M1 O8 h A% B) sIR壓降估算對物理設(shè)計(jì)非常重要,但傳統(tǒng)方法需要數(shù)小時(shí);贏I的方法可以從單元級特征預(yù)測IR壓降,在3秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)94%的準(zhǔn)確率,而商業(yè)工具需要3小時(shí)。8 ~# {" i2 S/ V( |/ j5 ^- Q5 h
$ [9 I2 n# S- k$ q3 K4 Q2 u4 a" U( I
e5v2xs41gb564034872353.png (257.93 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
e5v2xs41gb564034872353.png
2024-9-22 01:16 上傳
3 K0 ^$ u: V% ^( T2 s( h
圖3:使用AI進(jìn)行IR壓降估算的過程,顯示了功率圖和系數(shù)圖。* u- H$ ?. p9 r! D% f
( d! u3 u; a9 i: i& v( `6 h2. 寄生參數(shù)預(yù)測# G" G7 A5 v% K- [: c( E/ }
AI用于從原理圖預(yù)測布局寄生參數(shù)。通過將原理圖轉(zhuǎn)換為圖形并使用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GNN),設(shè)計(jì)師可以高精度估算寄生參數(shù),將仿真誤差降低到10%以下。
# Q9 b. ]8 i! j" k& z. T8 ~9 E! O. M9 z* Q& X1 I. V. @
0epcpw5unck64034872453.png (201.07 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
0epcpw5unck64034872453.png
2024-9-22 01:16 上傳
+ D# c( W7 F2 S& _4 S# R% d" F圖4:此圖說明了將線路原理圖轉(zhuǎn)換為異構(gòu)圖以進(jìn)行寄生參數(shù)預(yù)測的過程。, P$ r% w+ ?# M* C
9 D, R w8 [# |3. 宏單元布局優(yōu)化
& r# O8 w+ I' Y; M5 j宏單元布局對物理設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。多目標(biāo)貝葉斯優(yōu)化被用于改進(jìn)宏單元布局,考慮線長、擁塞度和密度等因素。
/ D3 O! Z3 B2 E6 D9 Z0 E
0 W" n# s$ `( o& T k, k
wxxijhgirk264034872553.png (304.97 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
wxxijhgirk264034872553.png
2024-9-22 01:16 上傳
$ \. T' X. \1 }) A, e
圖4:此圖比較了基準(zhǔn)宏單元布局與使用AutoDMP(自動(dòng)化DREAMPlace基礎(chǔ)宏單元布局)優(yōu)化后的布局。$ N6 r1 Z0 g7 B, r5 f" y. J/ R" `
" R: O3 {! C" h$ D/ Q3 E' g( \
4. 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)修復(fù)/ t" h" ]2 \$ S6 G" _4 `- H( @
強(qiáng)化學(xué)習(xí)代理被訓(xùn)練用于自動(dòng)修復(fù)單元布局中的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)違規(guī)。代理學(xué)習(xí)逐步減少DRC錯(cuò)誤,最終得到干凈的布局。
0 S- W: S3 f9 F9 Y- k a
( W+ e; T9 p+ Z9 V
tqdqsxz1xyy64034872653.png (213.36 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
tqdqsxz1xyy64034872653.png
2024-9-22 01:16 上傳
' V7 ^7 F! t6 q. C
圖5:此圖顯示了RL代理在單元布局中修復(fù)DRC違規(guī)的逐步過程。
: N/ |! i; {/ O1 _1 d
" R9 F, m S3 I' |: f, l0 r4 N5. 數(shù)據(jù)通路優(yōu)化
! x( W1 M) _# m! w3 M9 h3 `- Y強(qiáng)化學(xué)習(xí)也被應(yīng)用于優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu),如前綴加法器。RL代理探索不同的前綴圖結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)比知名加法器架構(gòu)更好的性能。
9 B8 i! K# T* P6 y+ U( E8 o+ c
- _6 }1 K2 p! W0 q2 ^ w
53a1qbcnlby64034872753.png (185.31 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
53a1qbcnlby64034872753.png
2024-9-22 01:16 上傳
W5 t V6 [! `圖6:此圖說明了使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)優(yōu)化前綴加法器結(jié)構(gòu)的過程。
) }, B% U) s' ?/ b2 o
* _- O2 O/ r y6 {# H, Y( L, P6. 門尺寸調(diào)整5 _4 w# A; m( ]$ F7 V6 E
Transformer被用于生成最佳門尺寸,以進(jìn)行時(shí)序和功耗優(yōu)化。通過將門路徑建模為序列,AI可以生成優(yōu)化的門尺寸,與傳統(tǒng)優(yōu)化方法相比,實(shí)現(xiàn)了100倍到1000倍的加速。; ?7 P- f' y9 K9 G7 t* P) N" n% \
" G3 M. D9 p2 P! B4 A# J
05xiyqrwryc64034872853.png (176.77 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
05xiyqrwryc64034872853.png
2024-9-22 01:16 上傳
6 n! ]" N& U3 q T5 ~圖7:此圖顯示了Transizer方法在門尺寸優(yōu)化中實(shí)現(xiàn)的功耗/延遲權(quán)衡。5 q; }) q' H1 N9 ~
: I( t2 I8 H, O/ }6 I, m( |9 e) c7. 加速器設(shè)計(jì)
) q$ J1 R: P. u, ~$ H% F" P變分自編碼器(VAE)被用于學(xué)習(xí)硬件加速器設(shè)計(jì)的連續(xù)可重構(gòu)潛在空間。這種方法在探索設(shè)計(jì)空間時(shí)實(shí)現(xiàn)了6.8倍的樣本效率和5%的性能提升。
' A% R0 {3 l/ ^7 _
* d+ m8 S* t1 T# J/ S$ c9 p9 J' s
v3l4vfpurbu64034872954.png (253.75 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
v3l4vfpurbu64034872954.png
2024-9-22 01:16 上傳
' p5 r' z o( i- z/ T
圖8:此圖展示了在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器設(shè)計(jì)空間優(yōu)化中使用VAE的過程。# K' w |6 O2 u9 m, R
8 o" X6 ^; R6 ], j O5 j8 N: Y) E1 F大型語言模型在芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
& V9 I( y& {2 j# ` A- |大型語言模型(LLM)在芯片設(shè)計(jì)中越來越重要?梢酝ㄟ^以下技術(shù)適應(yīng)各種任務(wù):4 ?7 `1 t/ g; }6 e1 q2 x2 c# \
參數(shù)訓(xùn)練檢索增強(qiáng)生成(RAG)上下文學(xué)習(xí)基于代理的方法1 D. Q8 U% J0 a
- B" _% g/ q. [9 _7 A
LLM在芯片設(shè)計(jì)中用于多個(gè)目的:編碼輔助:為特定任務(wù)生成EDA腳本。專業(yè)知識輔助:回答關(guān)于設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施、工具和流程的問題。分析輔助:總結(jié)錯(cuò)誤報(bào)告并預(yù)測任務(wù)分配。
) R2 u6 k; g; {" t# ~[/ol]
: k! I$ l2 e8 P4 D; P, }/ p5 B' A- V& p& W- V- ]: g; I
b0tegjlfsce64034873054.png (55.93 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
b0tegjlfsce64034873054.png
2024-9-22 01:16 上傳
( i! G3 a& V1 N4 w0 i
圖9:此圖顯示了LLM在芯片設(shè)計(jì)中的各種應(yīng)用,包括編碼、專業(yè)知識、分析、優(yōu)化和調(diào)試輔助。
2 u- l8 Q: r* u5 Y' c5 [; |# G! r7 R$ p+ l' N. W
結(jié)論
V4 {0 B2 z5 `( c/ bAI正在通過提高分析速度、優(yōu)化質(zhì)量和設(shè)計(jì)輔助來革新芯片設(shè)計(jì)。隨著該領(lǐng)域的進(jìn)展,可以期待看到:持續(xù)使用貝葉斯優(yōu)化和強(qiáng)化學(xué)習(xí),以實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)中更好的PPA(功耗、性能、面積)。在優(yōu)化數(shù)據(jù)上訓(xùn)練的生成式AI模型,加速傳統(tǒng)優(yōu)化過程。LLM模型和代理通過聊天機(jī)器人、協(xié)作工具和任務(wù)自動(dòng)化顯著提高芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)力。可靠高效的推理基礎(chǔ)設(shè)施的重要性日益增加。1 h @3 O _ D1 L
[/ol]" Q4 N" G3 \4 d( b( k2 O
為進(jìn)一步推動(dòng)該領(lǐng)域發(fā)展,需要更多數(shù)據(jù)集和基準(zhǔn),如VerilogEval、FVEval和LLM4HWDesign。隨著AI的不斷發(fā)展,其在芯片設(shè)計(jì)過程中的集成無疑將帶來更高效、更強(qiáng)大和更創(chuàng)新的半導(dǎo)體產(chǎn)品。
( e' @0 B4 K# Y0 t s2 O4 ?; s: q6 K( I4 d( w- u
1 N1 o4 d+ [, M+ \
參考文獻(xiàn) E0 K$ V( T1 x2 T' a4 b2 E
[1] H. Ren, "Introduction to AI for Chip Design," presented at Hot Chips, Aug. 25, 2024.- d/ m2 S3 Z2 q- s/ o: z! h
7 k- S6 s/ H$ H
- END -
8 `! O0 ?" W0 n( |
; x9 b1 _6 @2 I. S7 c: p$ M軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請?bào)w驗(yàn)免費(fèi)版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用,PIC Studio都可提升您的工作效能。4 O3 l/ o/ Z8 }0 @
點(diǎn)擊左下角"閱讀原文"馬上申請2 B' q" G; J; r J8 n) f9 V/ ^0 m
- m4 P. i& ]! _1 Y# \' R. y歡迎轉(zhuǎn)載6 J' n; Z* o8 h& j! U3 k; D" }/ F
* Y- k# b, U" { y# {" o0 C" _轉(zhuǎn)載請注明出處,請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息!
, }0 v# E- N3 o( D1 z# |* `$ v
& ~% w: ~1 \$ s6 W1 [
& s; N3 w) y: G1 d5 n! r) v' {
# Q2 s" M) _8 H0 P7 `7 C- d2 Y
5rxl2khdicd64034873154.gif (16.04 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
5rxl2khdicd64034873154.gif
2024-9-22 01:16 上傳
D' u2 ^ k8 i/ X. q& o0 W0 Z
* x# m, x% u7 `1 O% U關(guān)注我們
( u; K+ g6 Q0 b
; L2 |# I- h+ z9 }, g# g, p; o+ i/ {2 W" N" L; D/ j. m
m0i2cg3mfix64034873254.png (31.33 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
m0i2cg3mfix64034873254.png
2024-9-22 01:16 上傳
$ ~ a0 k0 W" _5 x" z
|
m3 p3 ?6 |( L6 N
jooj2ky3dhf64034873354.png (82.79 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
jooj2ky3dhf64034873354.png
2024-9-22 01:16 上傳
6 E, R; F/ T/ Z% i3 m- Z! j
|
8 S/ S8 U. m3 M& Z& B0 R
51mfmehxn4j64034873454.png (21.52 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
51mfmehxn4j64034873454.png
2024-9-22 01:16 上傳
4 l3 |3 S& q5 Z" B4 p |
+ v) L9 [0 D0 E2 ], U: N9 G2 A, C/ V6 U0 E2 ~5 L
M! M/ ]* _" i, J! y
; s8 \- C5 v) M! n* G K: ?3 Q# _# s! V) |& j D6 Z7 ~
( H+ D' s: f, H9 K/ \5 Z) y
# B8 I) @" {$ j4 q9 Q9 P" j
關(guān)于我們:
8 _2 Y& M5 l7 P! y* B* l, h5 R深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計(jì)和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計(jì)解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計(jì)與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計(jì)算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動(dòng)特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。
: |! p$ u" d }% o, k' O0 t# n7 E9 i5 ~% }
http://www.latitudeda.com/. U# k; V* R q5 E* W: i
(點(diǎn)擊上方名片關(guān)注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容) |
|