Tesla 高阶人型机器人 Optimus 正式亮相、未来一台 L4~L5 的自驾车内晶片成本将提升 10 倍至 5000 美元(约 16 万台币),这些产业风向印证着什麽未来趋势?
越来越多可即时精密运算的 AI 应用正在你我生活中落地,这些装置靠新型态 AI 晶片在背後驱动。因此,设计出一个运算功能强大又符合造价成本的 AI 晶片就成为产业新门槛。
新思科技:EDA 与 AI 训练数据,都是为了得到更优化的结果
来自美国电子设计自动化领域(Electronic Design Automation, EDA)公司新思科技(Synopsys)就在这股变迁中扮演一个关键角色。
新思科技全球副总裁暨台湾区总经理李明哲表示,做 IC 设计自动化,须从两个面向思考,包含:EDA 和 AI 的关系/EDA 未来做 AI 的相关应用设计。
AI 发展的快速演进,除了科技革新、算力提升,大量且经训练的数据累积则是另一项突破关键。各种 AI 应用本质上,都是把模糊的产品或不确定的方式,透过 AI 进行分析、预测并解决问题。在事前则需要充足的训练资料与数据,才能根据训练结果进行归纳、得出模型,最後套进相关机器程式进行大量运算。
李明哲解释 EDA 与 AI 训练在流程上高度一致,包含要先尝试捕捉(capture)电子数据、放进模型,接着进入机器学习阶段,给予大量的训练,进行模拟与分析,根据分析结果推论,决定采取的有限动作(limited actions)再反覆优化,最终目标是迈向自动化。
AI 技术如何优化晶片设计流程?
在半导体产业,更具规模化的 AI 技术也正在加速晶片设计流程创新,甚至可将晶片上的运算能力提升至千倍。
李明哲以荷兰艺术家 M. C. Escher 的名作《画手》(Drawing Hands)举例分享,EDA 本身演进到一定程度,设计出更强大的 SoC 就可以回来协助 EDA 做更复杂的 AI 运算;就像画作中一只手画出另外一只手,无止境重复的循环。
现在的 IC 设计可能比早期复杂一千倍,已经超越人工设计的程度。同时,面对 IC 设计领域都需要考量三大限制: 功耗(Power)、性能(Performance) 与面积(Area) ,这三项英文的总称为 PPA,让工程师需要就 IC 设计限制、功能需求等面向去思考优化可能性。
导入 AI 後, EDA 产业就能运用机器学习处理历史资料,让数据逐渐逼近需要的数值,即可达成比人工设计更快又好的 PPA 优化;另一方面,云端技术赋予 EDA 更强大的运算力与弹性,使设计与验证空间优化(design/verification space optimization)变得可行。
在这样的技术基础之上,从设计到生产,过往需要 2~3 年才能制作完成的晶片,现在耗时可能不到一年,却有能力达成数倍以上的精细程度。
李明哲提醒,业界也必须考虑两项限制:摩尔定律与经济效益。IC 设计也必须思考未来的成本、生产良率,并看好「小晶片」(chiplet)成为最新半导体技术赢家。
台湾 IC 产业发展三大优势
从半导体产业上游来看,李明哲认为即使各国持续发展自己在地化的半导体产业链,台湾拥有三项优势,仍然能在持续变动的国际供应链中证明自己的角色与价值:
- 高度成熟的产业价值链:从设计、生产,到封装测试,整个过程在台湾可於三小时内搞定,且对外依赖度低,如此完善的生态系完整程度与弹性,在全球绝无仅有。
- 精准掌握客户产业脉动、市场敏感度高:例如车用电子就是台湾 IC 产业深具潜力与优势的发展方向——现在车厂和台湾公司对接,在 1~2 年就能把 IC 做出来交给车厂,比传统的 6~7年快很多。
- 半导体人才素质高,但碍於人口基数小,储备人才数量不足是事实,台湾必须努力弥补产学落差。
AI 导入与软体自动设计晶片的趋势,正同步强化半导体产业供应链的上下游效率,并促进生态系整合,面对持续整合的 IC 产业供应链,正在被改写的产业行规,对台湾的半导体产业与新思科技来讲,同为契机与挑战。关键问题即为:台湾预计要在国际上扮演什麽样的角色?是否已经迎接好未来挑战?
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