如今半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)復(fù)興,。5G,、自動(dòng)駕駛、超大規(guī)模計(jì)算和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)勁增長(zhǎng),，這些趨勢(shì)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(lài)性，正在產(chǎn)生對(duì)更強(qiáng)計(jì)算,、更多功能,、更快數(shù)據(jù)傳輸速度的需求,。所以對(duì)芯片工作者有一個(gè)新的挑戰(zhàn)，那就是下一代芯片的開(kāi)發(fā)必須更快,、更智能,。

　　要開(kāi)發(fā)芯片,，必然離不開(kāi)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(shí)候，芯片設(shè)計(jì)需要完全自定義布局,，都是手工畫(huà),。隨著芯片規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，開(kāi)始將一些流程做成標(biāo)準(zhǔn)單元,，通過(guò)原理圖網(wǎng)表自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。再后來(lái)芯片的性能和功能要求不斷增大,，就出現(xiàn)了RTL綜合語(yǔ)言,。然后就是現(xiàn)在的自動(dòng)化布局與布線(xiàn)。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(kāi)始探索將EDA工具走向人工智能,。三年后的今天，Cadence交出了滿(mǎn)意的答卷,。他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)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(gè)詞來(lái)自于拉丁語(yǔ),，是大腦的意思,，顧名思義，它會(huì)結(jié)合一些AI的知識(shí),，做類(lèi)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(jì)流程并使之自動(dòng)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(dú)一無(wú)二的增強(qiáng)型機(jī)器學(xué)習(xí)，它可以帶來(lái)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(huì)帶來(lái)全新的RTL-to-GDS全流程自動(dòng)優(yōu)化，提升設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率,。第三,，其大規(guī)模的分布式計(jì)算，提供可擴(kuò)展的本地或基于云的設(shè)計(jì)探索,，實(shí)現(xiàn)更快的流程優(yōu)化,。

　　Cerebrus的面世標(biāo)志著 EDA 行業(yè)迎來(lái)了一場(chǎng)顛覆性的革新，它代表了PPA和生產(chǎn)力的下一個(gè)飛躍,，也預(yù)示著EDA工具開(kāi)始進(jìn)入ML時(shí)代,。Cerebrus已經(jīng)超出了普通的EDA工具，它用一種全新的自動(dòng)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(jì)工具將讓工程團(tuán)隊(duì)有更多機(jī)會(huì)在項(xiàng)目中發(fā)揮更大的影響力,，因?yàn)樗麄兛梢愿鎰e重復(fù)性的手動(dòng)流程。

　　在如何優(yōu)化AI算法的問(wèn)題上,，據(jù)劉淼先生解釋?zhuān)珻adence采取的策略是與產(chǎn)業(yè)合作,，比如臺(tái)積電，通過(guò)工藝線(xiàn)的調(diào)整來(lái)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(guò)概率論找到一個(gè)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(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng),、Tempus? Timing Signoff Solution 時(shí)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(gè)工具平臺(tái)無(wú)縫集成合作,，為客戶(hù)提供快速的設(shè)計(jì)收斂和更好的可預(yù)見(jiàn)性,。這款全新工具和更廣泛的設(shè)計(jì)流程支持Cadence 的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Intelligent System Design?）戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略旨在驅(qū)動(dòng)普適智能,，實(shí)現(xiàn)卓越設(shè)計(jì),。

　　Cerebrus讓芯片設(shè)計(jì)走向“共同富裕”

　　就像人類(lèi)發(fā)展的三部曲一樣,，首先要解決溫飽問(wèn)題,，然后再解決小康問(wèn)題，最后才能走向共同富裕,。在芯片設(shè)計(jì)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(wèn)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(wèn)題,，其全流程的自動(dòng)優(yōu)化給很多剛畢業(yè)的學(xué)生或者比較缺乏經(jīng)驗(yàn)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(jì)實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,。這就解決了芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中的“溫飽”問(wèn)題,。當(dāng)然這也特別符合中國(guó)現(xiàn)在的需求，中國(guó)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(jì)出來(lái),，還要讓芯片做得更好，這就是要解決小康問(wèn)題,，Cerebrus可以幫助工程師做各種各樣的探索,，通過(guò)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(gè)例子,，客戶(hù)期待在最新CPU實(shí)現(xiàn)達(dá)到2GHz的速率,，Cerebrus的自動(dòng)布局規(guī)劃能同時(shí)優(yōu)化布局規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)流程，而且它可以在任何方向自動(dòng)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(lèi)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(lái)了自動(dòng)化流程優(yōu)化和布局規(guī)劃優(yōu)化,，將設(shè)計(jì)性能提高10%以上。三星代工廠(chǎng)也已在多個(gè)應(yīng)用中采用了Cerebrus以及Cadence的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程,。因?yàn)槿怯^(guān)察到,，在一些最關(guān)鍵的模塊上，僅用短短幾天時(shí)間Cerebrus便使得功耗降低超過(guò)8%，而過(guò)去通過(guò)人工操作需要數(shù)月才能實(shí)現(xiàn) ,。此外,，三星正在使用Cerebrus進(jìn)行自動(dòng)布局規(guī)劃電源分配網(wǎng)絡(luò)選型，這使最終設(shè)計(jì)時(shí)序提高50%以上,。由于Cerebrus和數(shù)字化實(shí)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(jì)劃的寶貴補(bǔ)充。

　　劉淼先生很客觀(guān)的表示,，Cerebrus或許能解決80%的問(wèn)題,，但剩下20%的工作仍需要人來(lái)完成，共同富裕是可望不可及的,，需要我們?nèi)祟?lèi)共同努力,。Cerebrus的意義是將人類(lèi)從繁瑣的工作中解放出來(lái)，來(lái)思考那20%更有價(jià)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(lái)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(wèn)題也是我們一直努力的方向。再就是會(huì)根據(jù)不同的芯片和工藝來(lái)自己構(gòu)建模型庫(kù),，這些模型與客戶(hù)沒(méi)有強(qiáng)相關(guān),。”

　　結(jié)語(yǔ)

　　回看Cadence三十多年的發(fā)展歷程,，從最開(kāi)始的追求芯片卓越設(shè)計(jì),，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(shí)俱進(jìn),，迎合客戶(hù)的發(fā)展方向。