如今半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷一場復(fù)興,。5G,、自動駕駛、超大規(guī)模計算和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)勁增長,，這些趨勢的背后是AI和ML的應(yīng)用,。新的應(yīng)用和技術(shù)間的相互依賴性，正在產(chǎn)生對更強(qiáng)計算,、更多功能,、更快數(shù)據(jù)傳輸速度的需求。所以對芯片工作者有一個新的挑戰(zhàn),，那就是下一代芯片的開發(fā)必須更快,、更智能。

　　要開發(fā)芯片,，必然離不開EDA工具的支持,，EDA近幾十年與芯片隨之發(fā)展。上世紀(jì)60年代,，芯片剛出現(xiàn)的時候,，芯片設(shè)計需要完全自定義布局，都是手工畫,。隨著芯片規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，開始將一些流程做成標(biāo)準(zhǔn)單元，通過原理圖網(wǎng)表自動實現(xiàn),。再后來芯片的性能和功能要求不斷增大,，就出現(xiàn)了RTL綜合語言。然后就是現(xiàn)在的自動化布局與布線,。那么EDA的下一步是什么呢,？Cadence給出的答案是：EDA的下一步要進(jìn)入機(jī)器學(xué)習(xí)的年代。

　　三年磨一劍,，EDA裝上AI的引擎

　　三年前,，Cadence開始探索將EDA工具走向人工智能。三年后的今天,，Cadence交出了滿意的答卷,。他們開發(fā)了一個新的工具——Cerebrus。據(jù)Cadence數(shù)字與簽核事業(yè)部產(chǎn)品工程資深群總監(jiān)劉淼先生的介紹，Cerebrus這個詞來自于拉丁語,，是大腦的意思,，顧名思義，它會結(jié)合一些AI的知識,，做類似人腦的行為,。

　　Cerebrus是業(yè)界首款完全基于機(jī)器學(xué)習(xí)人工智能引擎的EDA工具，可以擴(kuò)展數(shù)字芯片設(shè)計流程并使之自動化,。它有三大很關(guān)鍵的提升：第一,，它是生產(chǎn)力和功耗、性能與尺寸（PPA）層面的革命,，也就是芯片性能的革命,，基于獨一無二的增強(qiáng)型機(jī)器學(xué)習(xí)，它可以帶來約10倍生產(chǎn)力的提升,，還有20%的PPA結(jié)果改進(jìn),。第二，它會帶來全新的RTL-to-GDS全流程自動優(yōu)化,，提升設(shè)計團(tuán)隊的工作效率,。第三，其大規(guī)模的分布式計算,，提供可擴(kuò)展的本地或基于云的設(shè)計探索,，實現(xiàn)更快的流程優(yōu)化。

　　Cerebrus的面世標(biāo)志著 EDA 行業(yè)迎來了一場顛覆性的革新,，它代表了PPA和生產(chǎn)力的下一個飛躍,，也預(yù)示著EDA工具開始進(jìn)入ML時代。Cerebrus已經(jīng)超出了普通的EDA工具,，它用一種全新的自動學(xué)習(xí)方式凌駕于其他EDA工具之上,，以機(jī)器學(xué)習(xí)為核心的數(shù)字芯片設(shè)計工具將讓工程團(tuán)隊有更多機(jī)會在項目中發(fā)揮更大的影響力，因為他們可以告別重復(fù)性的手動流程,。

　　在如何優(yōu)化AI算法的問題上,，據(jù)劉淼先生解釋，Cadence采取的策略是與產(chǎn)業(yè)合作,，比如臺積電,，通過工藝線的調(diào)整來優(yōu)化模型。除此之外,，Cadence擁有大量的數(shù)據(jù)可以供Cerebrus進(jìn)行增強(qiáng)型的自學(xué)習(xí)，通過概率論找到一個最優(yōu)解,。

　　Cerebrus 是更廣泛的 Cadence 數(shù)字全流程的一部分,，可與 Genus? Synthesis Solution 綜合解決方案、Innovus? Implementation System 設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)、Tempus? Timing Signoff Solution 時序簽核解決方案,、Joules? RTL Power Solution,、Voltus? IC Power Integrity SolutionIC 電源完整性解決方案和 Pegasus? Verification System 各個工具平臺無縫集成合作，為客戶提供快速的設(shè)計收斂和更好的可預(yù)見性,。這款全新工具和更廣泛的設(shè)計流程支持Cadence 的智能系統(tǒng)設(shè)計（Intelligent System Design?）戰(zhàn)略,，該戰(zhàn)略旨在驅(qū)動普適智能，實現(xiàn)卓越設(shè)計,。

　　Cerebrus讓芯片設(shè)計走向“共同富?！?/p>

　　就像人類發(fā)展的三部曲一樣，首先要解決溫飽問題,，然后再解決小康問題,，最后才能走向共同富裕。在芯片設(shè)計的輔助上,，Cerebrus也有這樣的深層次意義,。

　　劉淼先生解釋道，當(dāng)下半導(dǎo)體人才荒的問題已經(jīng)是燃眉之急,，企業(yè)缺人,、搶人是常態(tài)。Cerebrus的出現(xiàn),，正是解決了最基本的問題,，其全流程的自動優(yōu)化給很多剛畢業(yè)的學(xué)生或者比較缺乏經(jīng)驗的學(xué)生提供了指引，他們可以利用Cerebrus很快解決芯片設(shè)計實現(xiàn)的問題,。這就解決了芯片設(shè)計當(dāng)中的“溫飽”問題,。當(dāng)然這也特別符合中國現(xiàn)在的需求，中國那么多初創(chuàng)企業(yè)找不到人,，但是必須要做,，用EDA工具解放人，讓人做更加有意義的事情,。

　　芯片不止要設(shè)計出來,，還要讓芯片做得更好，這就是要解決小康問題,，Cerebrus可以幫助工程師做各種各樣的探索,，通過探索可以得到最優(yōu)解，不光能夠?qū)崿F(xiàn)芯片,，還可以讓你的芯片性能比別人家好,。如下面這個例子，客戶期待在最新CPU實現(xiàn)達(dá)到2GHz的速率,，Cerebrus的自動布局規(guī)劃能同時優(yōu)化布局規(guī)劃與實現(xiàn)流程,，而且它可以在任何方向自動調(diào)整,，并且調(diào)整完了以后，可以再去調(diào)用Innovus找到最佳的位置得到很好的結(jié)果,。最終達(dá)到了總失效改進(jìn)高達(dá)83%,，漏電功耗降低17%。以此,，Cerebrus達(dá)到了“小康”的階段,。

　　類似的案例還有與瑞薩的合作，Cerebrus憑借其創(chuàng)新的ML能力,，搭載Cadence的RTL-to-signoff工具流程,，帶來了自動化流程優(yōu)化和布局規(guī)劃優(yōu)化，將設(shè)計性能提高10%以上,。三星代工廠也已在多個應(yīng)用中采用了Cerebrus以及Cadence的數(shù)字設(shè)計實現(xiàn)流程,。因為三星觀察到，在一些最關(guān)鍵的模塊上,，僅用短短幾天時間Cerebrus便使得功耗降低超過8%,，而過去通過人工操作需要數(shù)月才能實現(xiàn) 。此外,，三星正在使用Cerebrus進(jìn)行自動布局規(guī)劃電源分配網(wǎng)絡(luò)選型,，這使最終設(shè)計時序提高50%以上。由于Cerebrus和數(shù)字化實現(xiàn)流程提供了更卓越的PPA結(jié)果和顯著的生產(chǎn)力提升,，該解決方案已成為三星DTCO計劃的寶貴補(bǔ)充,。

　　劉淼先生很客觀的表示，Cerebrus或許能解決80%的問題,，但剩下20%的工作仍需要人來完成,，共同富裕是可望不可及的，需要我們?nèi)祟惞餐?。Cerebrus的意義是將人類從繁瑣的工作中解放出來,，來思考那20%更有價值的工作，例如芯片堆疊,、芯片架構(gòu)等難度更大的工作,。

　　關(guān)于未來Cerebrus的發(fā)展，劉淼先生也透露到：“要讓現(xiàn)有的模型做的更加準(zhǔn),，概率論的精度問題也是我們一直努力的方向,。再就是會根據(jù)不同的芯片和工藝來自己構(gòu)建模型庫，這些模型與客戶沒有強(qiáng)相關(guān),?！?/p>

　　結(jié)語

　　回看Cadence三十多年的發(fā)展歷程，從最開始的追求芯片卓越設(shè)計,，到2000年以后在系統(tǒng)層面的創(chuàng)新,，到現(xiàn)在以AI為引擎的Cerberus的出現(xiàn),，Cadence一直在與時俱進(jìn)，迎合客戶的發(fā)展方向,。