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現代芯片設計為何及如何實現自動化
在一些關于AI時代的科幻想象中,人們設想著"機器人制造機器人",軟件和硬件具備生成能力,本質上能夠自我復制。但這似乎過于簡單化地看待了技術本身的自動化,事實證明,至少半導體的制造在過去半個世紀中已經越來越自動化。
電子自動化設計(EAD)的概念自1950年代IBM引入以來就一直存在。但隨著自動化系統(tǒng)工程能力的進步,這一概念得到了極大增強,直到大語言模型出現,軟件已能承擔大部分繁重工作。
快進到今天,設計機制的讓位如此深刻,以至于人類團隊承認他們不真正知道這種設計到底是如何完成的。正如Tim Danton在一篇文章中所述,我們發(fā)現新的AI設計"奇怪",并承認"人類無法真正理解它們——但它們的表現比我們創(chuàng)造的任何東西都要好"。
"AI模型在幾小時內通過深度學習創(chuàng)造了更高效的無線芯片,"Danton寫道,"但它們'隨機形狀'設計的產生方式尚不清楚。"
業(yè)務流程重新調整還是業(yè)務流程變革
設計在流水線中的移動方式也發(fā)生了變化。
E.E. Times的作家Jon Ferguson在一篇文章中描述了從傳統(tǒng)"瀑布式"流程設計向更像"DevOps"的21世紀流行詞匯的轉變,AI掌控著主導權。
Ferguson指出,這導致團隊擁有更廣泛的技能范圍,傾向于"早發(fā)布、多迭代"。
但還有許多其他變化,其中不乏那些為"感知數字實體"系統(tǒng)設計硬件的軟件公司。
具體工作
以下是最近一次采訪的要點,Mayfield的Navin Chaddha詢問Cadence Design Systems首席執(zhí)行官Anirudh Devgan該公司如何看待市場以及這種變化的背景。Devgan有在IBM的工作歷史,被認為是EAD領域的領導者,因為這些新系統(tǒng)接管了半導體制造和設計流程的部分工作。
兩人討論了"硅復興"的到來,事物變化迅速,并提出了一個我認為很有趣的烹飪或代謝比喻。
"隨著AI的出現,一切都在改變,無論是數據中心,還是邊緣計算,更多工程師正在加入,"Chaddha說。"有句話說'軟件吞噬了世界'。我認為確實如此,但現在,硬件將要吞噬它。"
"是的,我不喜歡這種'互相吞噬'的說法,"Devgan回應道。"我們本質上是一家軟件公司...我認為很明顯,這是全棧,對吧?硬件加軟件,兩者都很重要。"
烘焙其中
進一步延伸食物比較,Devgan詳細談論了他認為對解釋全棧設計有用的"三層蛋糕"概念。
"蛋糕,你知道,硬件是底層,一直存在,但它非常專業(yè)化,"他說。"很長時間以來,硬件主要由x86驅動,比如英特爾,但現在,硬件有了更多的豐富性...這是蛋糕的底層,將經歷更多變革。中間層是我所說的基于物理、化學或生物學的基本事實,事物的實際運作,有些人忘記了這一點。頂層更多是數據驅動的,或AI,無論是智能體AI,還是舊AI,或新AI。"
還想了解更多嗎?
"為什么稱它為蛋糕?"Devgan反問道。"你可以稱它為堆棧。我稱它為蛋糕的原因是:除非你是小孩,當你吃蛋糕時,你會把三層一起吃。所以我認為這三者之間有很大的相互作用:AI、基本事實,以及它運行的硬件。"
更多關于軟件層面
隨著討論的深入,Devgan涵蓋了軟件與生物科學的交集,更多涉足不僅是人體解剖學,還有遺傳學等。他將設計的一個組成部分描述為"計算機科學加數學",描述工程師的工作方式:
"我們制作軟件來設計芯片和系統(tǒng),但軟件基本上是數學軟件,"他說。
作為市場預測,Devgan建議基礎設施層將被商品化,并由大型參與者貨幣化。他還談到了初創(chuàng)公司吸引投資者和有影響力公司的一些背景:
"每個人都說他們是客戶至上,"他說。"當然,你應該客戶至上。誰不想客戶至上?...那些公司可以與任何他們想要的人合作。除非你有好產品,否則他們不會與你合作...你知道,有某些客戶你可以看到正在推動未來,你現在就能看到他們,對吧?"
中間層——以及目前推動進步的動力
在談話接近尾聲時,Devgan回到了他的蛋糕比喻。
"這三層都很關鍵,"他指出,"所以要小心你不要只做其中一層,因為硬件將產生重大影響,硬件創(chuàng)新可能改變事物,就像機器人技術一樣。硬件、硅片將不同...AI模型也將不同。"
他說,不要遺漏頂層和底層糖霜之間的那一層。
"我看到人們現在忘記的最重要的事情是他們忘記了中間層,"Devgan繼續(xù)說,稱這個中間部分"超級關鍵"。"那里是粘性所在...不了解中間層,幾乎不可能提供高價值。你可以稱之為智能,你可以稱之為數據擬合——如果你和數學家交談,他們會稱之為擬合,但如果你和營銷人員交談,他們會稱之為智能——AI有很大價值,但它必須與中間層結合。"
他給出了一些例子:
"如果你在機器人或自動駕駛汽車中使用AI,仍然有很多控制理論與AI配合,"他說。"所以我認為主要是做一些基礎的事情,當然,無論應用是什么。"
然而,Devgan以不同的比喻結束,建議最終,垂直堆棧的中間部分將再次變得通用、商品化、便攜,并可能由知名供應商提供。
"這就像擁有V6發(fā)動機,"他指出。"一個V6可能略好于另一個V6,但它的垂直化將是價值所在。"
從一個沒有研究過現代半導體設計和生產方式的人的角度來看,這一切都很有趣。我也發(fā)現有趣的是,Devgan在開始時建議,用戶,特別是年輕用戶,甚至不知道設備內部有芯片。所以期望普通人知道我們真的在用最少的人工輸入制造這些小東西是一個很大的跨越。人類設計它們嗎?只在更高層面上。人類制造它們嗎?其實不是。請記住這一點,因為我們使用的一切很快都會有芯片。
Q&A
Q1:電子自動化設計(EAD)是什么時候開始的?
A:電子自動化設計(EAD)的概念自1950年代IBM引入以來就一直存在,但隨著自動化系統(tǒng)工程能力的進步得到了極大增強,直到大語言模型出現,軟件已能承擔大部分繁重工作。
Q2:現在的AI芯片設計有什么特點?
A:AI模型可以在幾小時內通過深度學習創(chuàng)造出更高效的無線芯片,但這些"隨機形狀"設計的產生方式尚不清楚。人類團隊承認他們不真正知道這種設計是如何完成的,雖然無法完全理解,但AI設計的性能比人類創(chuàng)造的任何東西都要好。
Q3:Devgan提到的"三層蛋糕"概念是什么?
A:三層蛋糕概念包括:底層是硬件(如芯片和系統(tǒng)),中間層是基于物理、化學或生物學的基本事實,頂層是數據驅動的AI。這三層必須協(xié)同工作,就像吃蛋糕時要把三層一起吃一樣,它們之間有很大的相互作用。
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