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什麼是「設計空間最佳化 」?

新思科技 編輯部

2023年1月4日 / 閱讀時間 2 分鐘

定義

設計空間最佳化 (DSO) 是一種利用機器學習最新進展所實現的、用於搜尋大型設計空間的新穎方法。與傳統的設計搜索工程(設計空間探索 , DSE)截然不同——在 DSE 中,工程師必須手動掃描極其龐大的問題空間以尋找設計解——DSO 是一種生成式優化範式,它運用強化學習(Reinforcement Learning, RL)技術,自主地在設計空間中搜尋最優解。

晶片設計:龐大的搜尋空間

如今,人工智慧能夠透過自然語言與人類互動、偵測銀行詐騙並保護電腦網路、在城市街道上駕駛汽車,以及下棋和圍棋等智力遊戲。晶片設計是一個潛在解決方案極其龐大的領域,其規模比圍棋等遊戲大數兆倍。

晶片設計工作流程 | 新思科技

晶片設計工作流程通常會消耗並產生數太字節的高維度資料,這些資料被分割並分散在許多各自獨立優化的孤島中。這些資料可能包括:

  • 設計輸入。RTL 模型、功耗狀態、網表、佈局圖、層級設定
  • 技術輸入。元件與電路特性、寄生模型、DFM 模型、金屬層堆疊、設計規則
  • 函式庫輸入。單元架構、單元原理圖、時序/功耗屬性、物理特性
  • 工具輸入。設計流程、測試向量、階層式分區 、啟發式設定

傳統的設計空間探索 :手動流程

在這個龐大的空間中進行搜尋是一項極其耗費人力的工作,通常需要數週的實驗,且往往依循過往經驗與集體智慧。為了建立最佳的設計方案,工程師必須處理大量高速數據,並在分析不完整的情況下即時做出複雜決策,這往往導致決策疲勞,並使設計受到過多限制。這種手動、迭代式的「設計與建模」(設計空間探索 , DSE)流程,是為了管理問題的複雜性而將問題進行分割。 因此,設計工作流程中對各種選項的探索受到嚴重限制,而設計師的生產力也因需處理大量瑣碎的決策而受到影響。

在當今競爭極為激烈的市場環境下,加上矽晶片製造的嚴格要求,一套「良好」的製程配方與一套「最佳」的製程配方之間,其差異可能體現在數百 MHz 的性能表現、數小時的電池續航力,或是數百萬美元的設計成本上。

DSO:設計空間的自主搜尋與優化

DSO 大幅擴展了晶片設計工作流程中選項的探索範圍,同時將大量影響較小的決策自動化處理。

DSO 代理會分析設計工具所產生的大量資料流,並利用這些資料做出優化決策;透過觀察設計隨時間演變的過程,調整設計選項、技術參數及工作流程,以引導搜尋過程朝向多維度優化目標邁進。 搜尋可於龐大規模下執行,由強化學習驅動的決策引擎能自主運作數十至數千個探索向量,並即時處理數吉字節的高速設計分析數據——所有過程皆在即時狀態下進行。

設計空間最佳化 | 新思科技

作為人工智慧驅動流程優化的關鍵特徵,DSO 能將影響較小的決策(例如調整模擬引擎設定或協調實驗流程)自動化,從而減輕設計師的繁瑣工作負擔,並讓團隊得以達到近乎專家級的運作水準。一旦 DSO 系統在特定設計工作流程中建立起模型,所獲得的經驗便能高效地在各專案及設計團隊間共享與應用。

AI 級 DSO 自動化為半導體產業開闢了新的成長軌跡,使企業能夠開發新產品並開拓新市場,同時讓設計團隊得以壯大,並實現未來的創新。

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