面包芯语

AI 为EDA 插上双翼，ML inside + ML outside 让极致成为可能

陌上风骑驴看IC 2020-12-18 00:00
精密双向电流感应放大器设计方案 无损芯片检测技术——X-RAY检测，可观察芯片内部结构、判断芯片质量及真假

2020 中国（重庆）ICCAD 于 12 月 10-11 日在重庆悦来国际会议中心顺利召开，会上汇集了业界众多精英领袖，共同探讨集成电路产业的趋势与挑战。在 11 号上午的 EDA 与 IC 设计创新专题论坛，Cadence 公司资深产品工程总监刘淼出席了活动并发表了题为《机器学习，让 EDA 如虎添翼》的演讲，同时分享了 Cadence 在机器学习上的最新进展。





工欲善其事，必先利其器



当今社会正在经历着一次以大数据为代表的全新技术革命，在这场革命中芯片研发与制造能力将成为主要驱动力。

随着 5G、物联网等应用的不断增加，数据中心需要处理的数据也呈现指数级增长，这给芯片的规模和复杂性都带来了巨大的挑战。

如何才能通过更高效的 EDA 工具来提高芯片设计效率和模块级验证的完整性，增加 SoC、系统级的仿真速度。在芯片投片之前完成操作系统的启动，性能及功耗的评估，缩短 bug 的发现和解决的周期，成为芯片是否成功的关键环节之一。


在演讲中，刘淼先生表示：

全自动的智能系统设计是应对第四次技术革命的核心，而这之中人工智能与机器学习将会扮演重要角色。目前，智能系统设计正面临着三个层次的挑战，即智能平台的性能、系统的性能和芯片性能，而将机器学习融入到 EDA 设计工具中，无疑是应对挑战最有效的解决办法。


其实，早在几年之前 Cadence 就将人工智能、机器学习与 EDA 融合的概念与愿景带给了 IC 设计从业者。作为业内少数在软件和硬件上都具有强大底蕴的企业，目前 Cadence 的数字系统提供了从 RTL 到 GDSII 全流程的强大工具组合，涵盖了从前到后，从实现到测试验收的各个环节。


机器学习入局，EDA 算法大提升



芯片设计环节繁多、精细且复杂，EDA 工具在其中承载了极为重要作用，它可以将复杂物理问题用数学模型高度精确化表述，在虚拟软件中重现芯片制造过程中的各种物理效应和问题。并且通过 EDA 工具，还可以利用数学工具解决多目标多约束的最优化问题，求得特定半导体工艺条件下，性能、功耗、面积、电气特性、成本等的最优解。


那么，机器学习对于 EDA 的提升有什么帮助，它又是如何作用于 IC 设计的呢？

在演讲中，刘淼先生将其巧妙地与中国功夫做了一番比较，他表示：

Cadence 的机器学习也集中在“内功”和“外功”两个方面。


其中，EDA 算法就相当于内功，通过机器学习可以不断提升核心引擎的性能，从而使系统做到更快更精准的预测。


设计中的各种流程就相当于外功，只有知己知彼才能百战不殆。而机器学习就是那个帮你了解“对手”的人，它可以帮设计工程师快速定位最聪明的流程，进而大幅度提高工作效率。



“内家功”提升引擎性能




Cadence 的数字全流程包括 Innovus 设计实现系统、Genus 综合解决方案和 Sign-off 时序签核解决方案，这可以为用户提供实现设计收敛的快速路径和更好的可预测性，从而实现更好的设计。

众所周知，随着新品工艺从 5nm 到 3nm 甚至更小的节点发展，设计延迟预测将变得更加关键。

目前，许多设计人员使用过度约束来预测实现流程中的时序收敛问题，这不仅非常耗时而且实现难度巨大，通过机器学习的应用可以来帮助时序预测，并消除对任何的过度约束，从而缩短设计迭代和相关的运行时间。

在 Cadence 的 Innovus 工具中已经包括了基于机器学习的延迟预测功能。用户可以通过机器学习训练来创建一个特定于设计的延迟模型，一旦训练完毕，Innovus 便可以在实现流程中使用这种新的机器学习延迟模型。

在现场刘淼先生给我们展示了一些 Innovus 机器学习驱动优化的示例，最终结果表明，在实现流程中的机器学习可以提高最终的设计能力、性能和面积。

同时，刘淼先生还分享了 Cadence 基于 CNN 的Buffering 延迟预测研究进展。他表示：“使用基于 CNN 的Buffering 延迟预测在综合，Placement 和 Routing 方面都有显著改进，并且在 Genus, Innovus 和 Tempus 中都有诸多成功案例。”


“外家功”优化流程




当工程师开始新的设计或切换到新的工艺节点时，往往需要花费大量时间和精力去优化新的流程，并且由于所需目标不同，最终的实现流程也不相同。

在过去的设计中，工程师需要手动从一个基础的流程，运行完整个流程，得到一个初步的结果。再基于此结果，更改参数继续运行，然后分析数据，直到找到实现流程优化。但工程师没有充足的时间和能力完全吸收每次迭代的数据并做出准确的决策。

通过机器学习可以跳出手动寻找，快速分析每次迭代生成的所有数据，并自动决定下一个流程实验，跟踪结果达到最佳前沿，从而能够比人工交互更快地收敛于最佳流程。

Cadence 正在研究使用 Auto-ML 方法进行自动化流程优化，以提高工程师的工作效率。在应用中，工程师定义流程优化目标，如低功耗、高性能或两者的平衡。基于这些目标，机器学习驱动的智能流程优化将自动对工具变量、设计约束和库配置做出决策并修改参数以满足定义的流程目标。




刘淼先生带来了一个通过 Cadence 技术实现 CPU 设计流程优化的示例。用户从现有的设计流程开始，利用 Genus 进行 RTL 合成，使用 Innovus 进行布局和布线，最终运用 Tempus 进行签核。在这个过程中，机器学习不仅能够快速优化流程节约时间成本，还能改善PPA。



摩尔定律不会失效

3DIC 延续未来



在演讲的最后，刘淼先生提到了目前引起业内广泛讨论的摩尔定律失效问题，他表示：

从 14nm 到 5nm 再到 3nm，先进制程的提升所带来的性能收益越来越少，这也就引发了人们对于摩尔定律发展的担忧。从本质上而言，摩尔定律本身不是一个科学定律，而是一种经济学定律，只要有市场的需求，半导体就会找到新的方式让摩尔定律顺延下去。这个新的方式，也许就是 3DIC。



Cadence 的研究团队目前正在探索的一个具体应用就是 Memory-on-Logic 的 3D 堆叠，当把一个二维的 CPU 设计，变成三维堆叠之后，逻辑电路对上方的 Memory 的访问变得更加直接。更短的连线、更小的功耗、封装尺寸也更小，有利于集成度的提高。同时芯片切片面积减小有利于良率的提升，同样大小的尺寸内能允许 CPU 访问更多的存储。

作为全球半导体行业蓬勃发展的见证者与参与者，Cadence 将持续通过创新的产品和与时俱进的战略布局，为中国乃至世界的 IC 设计从业者提供丰富的经验与完善的服务，加速电子设计业和创新应用的腾飞。





登录阅读全文
免责声明： 该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系：  nick.zong@aspencore.com！
陌上风骑驴看IC 闲情偶寄，谈天说地，拔草锄地
评论
  • AI8051U跑马灯
    //```c #include "..\..\comm\AI8051U.h"  // 包含头文件，定义了硬件寄存器和常量 #include "stdio.h"              // 标准输入输出库 #include "intrins.h"         &n
    丙丁先生 2024-12-20 10:18 122浏览
  • 扫地机器人能有多“眼明”？！艾迈斯欧司朗OSCONIQ® C3030联合呈现
    Supernode与艾迈斯欧司朗携手，通过Belago红外LED实现精准扫地机器人避障；得益于Belago出色的红外补光功能，使扫地机器人能够大大提升其识别物体的能力，实现精准避障；Belago点阵照明器采用迷你封装，兼容标准无铅回流工艺，适用于各种3D传感平台，包括移动设备、物联网设备和机器人。全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗（瑞士证券交易所股票代码：AMS）近日宣布，与国内领先的多行业三维视觉方案提供商超节点创新科技（Supernode）双方联合推出采用艾迈斯欧司朗先进Belago红
    艾迈斯欧司朗 2024-12-20 18:55 194浏览
  • 为什么光耦固态继电器（SSR）值得关注？
    光耦固态继电器（SSR）作为现代电子控制系统中不可或缺的关键组件，正逐步取代传统机械继电器。通过利用光耦合技术，SSR不仅能够提供更高的可靠性，还能适应更加复杂和严苛的应用环境。在本文中，我们将深入探讨光耦固态继电器的工作原理、优势、挑战以及未来发展趋势。光耦固态继电器：如何工作并打破传统继电器的局限？光耦固态继电器通过光电隔离技术，实现输入信号与负载之间的电气隔离。其工作原理包括三个关键步骤：光激活：LED接收输入电流并发出与其成比例的光信号。光传输：光电传感器（如光电二极管或光电晶体管）接收
    腾恩科技-彭工 2024-12-20 16:30 147浏览
  • 百佳泰整理2024年12月各大规格更新快报
    百佳泰特为您整理2024年12月各大Logo的最新规格信息。——————————USB▶ 百佳泰获授权进行 USB Active Cable 认证。▶ 所有符合 USB PD 3.2 标准的产品都有资格获得USB-IF 认证——————————Bluetooth®▶ Remote UPF Testing针对所有低功耗音频(LE Audio)和网格(Mesh)规范的远程互操作性测试已开放，蓝牙会员可使用该测试，这是随时测试产品的又一绝佳途径。——————————PCI Express▶ 2025年
    百佳泰测试实验室 2024-12-20 10:33 183浏览
  • 探索光耦：高速光耦在电机驱动领域的创新应用实践
    随着工业自动化和智能化的发展，电机控制系统正向更高精度、更快响应和更高稳定性的方向发展。高速光耦作为一种电气隔离与信号传输的核心器件，在现代电机控制中扮演着至关重要的角色。本文将详细介绍高速光耦在电机控制中的应用优势及其在实际工控系统中的重要性。高速光耦的基本原理及优势高速光耦是一种光电耦合器件，通过光信号传递电信号，实现输入输出端的电气隔离。这种隔离可以有效保护电路免受高压、电流浪涌等干扰。相比传统的光耦，高速光耦具备更快的响应速度，通常可以达到几百纳秒到几微秒级别的传输延迟。电气隔离：高速光
    晶台光耦 2024-12-20 10:18 212浏览
  • 守护驾驶安全，驾驶员监控系统DMS应用解决方案
    汽车驾驶员监控系统又称DMS，是一种集中在车辆中的技术，用于实时跟踪和评估驾驶员状态及驾驶行为。随着汽车产业智能化转型，整合AI技术的DMS逐渐成为主流，AI模型通过大量数据进行持续训练，使得驾驶监控更加高效和精准。 驾驶员监测系统主要通过传感器、摄像头收集驾驶员的面部图像，定位头部姿势、人脸特征及行为特征，并通过各种异常驾驶行为检测模型运算来识别驾驶员的当前状态。如果出现任何异常驾驶行为（如疲劳，分心，抽烟，接打电话，无安全带等），将发出声音及视觉警报。此外，驾驶员的行为数据会被记录
    启扬ARM嵌入式 2024-12-20 09:14 111浏览
  • 使用光耦合器测量电压：实用指南
    光耦合器，也称为光隔离器，是用于电气隔离和信号传输的多功能组件。其应用之一是测量电路中的电压。本文介绍了如何利用光耦合器进行电压测量，阐明了其操作和实际用途。使用光耦合器进行电压测量的工作原理使用光耦合器进行电压测量依赖于其在通过光传输信号的同时隔离输入和输出电路的能力。该过程包括：连接到电压源光耦合器连接在电压源上。输入电压施加到光耦合器的LED，LED发出的光与施加的电压成比例。光电二极管响应LED发出的光由输出侧的光电二极管或光电晶体管检测。随着LED亮度的变化，光电二极管的电阻相应减小，
    腾恩科技-彭工 2024-12-20 16:31 203浏览
  • 探索国产数字隔离器——测试与应用
    国产数字隔离器已成为现代电子产品中的关键部件，以增强的性能和可靠性取代了传统的光耦合器。这些隔离器广泛应用于医疗设备、汽车电子、工业自动化和其他需要强大信号隔离的领域。准确测试这些设备是确保其质量和性能的基本步骤。如何测试数字隔离器测试数字隔离器需要精度和正确的工具集来评估其在各种条件下的功能和性能。以下设备对于这项任务至关重要：示波器：用于可视化信号波形并测量时序特性，如传播延迟、上升时间和下降时间。允许验证输入输出信号的完整性。频谱分析仪：测量电磁干扰（EMI）和其他频域特性。有助于识别信号
    克里雅半导体科技 2024-12-20 16:35 173浏览
  • 【新品解读】ALINX 发布 AXVU13P：AMD Virtex UltraScale+ FPGA PCle 3.0 开发平台
    ALINX 正式发布 AMD Virtex UltraScale+ 系列 FPGA PCIe 3.0 综合开发平台 AXVU13P！这款搭载 AMD 16nm 工艺 XCVU13P 芯片的高性能开发验证平台，凭借卓越的计算能力和灵活的扩展性，专为应对复杂应用场景和高带宽需求而设计，助力技术开发者加速产品创新与部署。随着 5G、人工智能和高性能计算等领域的迅猛发展，各行业对计算能力、灵活性和高速数据传输的需求持续攀升。FPGA 凭借其高度可编程性和实时并行处理能力，已成为解决行业痛点的关
    ALINX 2024-12-20 17:44 199浏览
  • 感光交融、智领潮流， 艾迈斯欧司朗点亮智能座舱星辰大海
    汽车行业的变革正愈演愈烈，由交通工具到“第三生活空间”。业内逐渐凝聚共识：汽车的下半场在于智能化。而智能化的核心在于集成先进的传感器，以实现高等级的智能驾驶乃至自动驾驶，以及更个性、舒适、交互体验更优的智能座舱。毕马威中国《聚焦电动化下半场 智能座舱白皮书》数据指出，2026年中国智能座舱市场规模将达到2127亿元，5年复合增长率超过17%。2022年到2026年，智能座舱渗透率将从59%上升至82%。近日，在SENSOR CHINA与琻捷电子联合举办的“汽车传感系列交流会-智能传感专场”上，艾
    艾迈斯欧司朗 2024-12-20 19:45 283浏览
  • 如何证明耳机产品质量——遵循IEC/EN耳机标准规范是关键
    耳机虽看似一个简单的设备，但不仅只是听音乐功能，它已经成为日常生活和专业领域中不可或缺的一部分。从个人娱乐到专业录音，再到公共和私人通讯，耳机的使用无处不在。使用高质量的耳机不仅可以提供优良的声音体验，还能在长时间使用中保护使用者听力健康。耳机产品的质量，除了验证产品是否符合法规标准，也能透过全面性的测试和认证过程，确保耳机在各方面：从音质到耐用性，再到用户舒适度，都能达到或超越行业标准。这不仅保护了消费者的投资，也提升了该公司在整个行业的产品质量和信誉！客户面临到的各种困难一家耳机制造商想要透
    百佳泰测试实验室 2024-12-20 10:37 263浏览
  • 【工程师故事】+窗外（2024工作总结）
                                                   窗        外       年底将近，空气变得格外寒冷，估计这会儿北方已经是千里
    广州铁金刚 2024-12-23 11:49 153浏览
我要评论
0
点击右上角，分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦