AI、數(shù)字孿生與青少年教育如何影響芯片設(shè)計的未來

雖然是進博會“新生”，但作為從芯片到系統(tǒng)設(shè)計解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，新思科技的展臺可能是單位面積科技含量最高的區(qū)域了。為什么這么說？這是因為先進集成電路工藝是全球精密制造的皇冠，目前最先進的3納米工藝，已經(jīng)可以在一平方毫米的面積上集成2.16億個晶體管（臺積電N3E工藝），到2納米時，晶體管密度更有望提升到2.5億個/平方毫米以上，毫無疑問，半導(dǎo)體工藝是當前精密制造領(lǐng)域技術(shù)密度最高的領(lǐng)域，而半導(dǎo)體先進工藝的實現(xiàn)，不僅需要最先進的半導(dǎo)體制造產(chǎn)線，也離不開EDA工具與IP。

EDA（電子設(shè)計自動化）是電子半導(dǎo)體行業(yè)中各種開發(fā)與仿真工具的總稱，而IP（設(shè)計可重用模塊）則代表了芯片設(shè)計與制造行業(yè)開發(fā)過程中累積的各種知識產(chǎn)權(quán)，EDA與IP的產(chǎn)品形態(tài)均為“軟件”，與“輕薄短小”著稱的芯片相比，都不占用空間，因而稱之為單位面積科技含量最高當然是實至名歸。

既然科技含量高，那么現(xiàn)場講解就很重要，為了讓觀眾了解到當前EDA與IP的最新發(fā)展，新思科技在展臺上舉辦了多場前沿技術(shù)研討會，話題涵蓋EDA+AI、車規(guī)芯片與數(shù)字孿生等多個熱門方向。

從設(shè)計到測試，芯片開發(fā)全面AI化

新思科技是業(yè)內(nèi)最早推行AI化設(shè)計工具的廠商，早在2020年即推出了設(shè)計AI工具DSO.ai，此后又陸續(xù)推出了驗證AI工具VSO.ai、測試AI工具TSO.ai，以及模擬芯片AI工具ASO.ai，如今已經(jīng)建立起面向芯片開發(fā)的全棧式AI驅(qū)動型EDA解決方案Synopsys.ai，持續(xù)引領(lǐng)全球EDA+AI設(shè)計新范式。

據(jù)新思科技介紹，DSO.ai是AI驅(qū)動的芯片設(shè)計自動化空間探索工具，使用該工具，可以最小化工程師的經(jīng)驗與能力差異，將優(yōu)化策略與設(shè)計空間擴展到工程師人力無法觸及的范圍，并有效縮短設(shè)計優(yōu)化的迭代時間。到現(xiàn)在，已經(jīng)有20多家半導(dǎo)體公司基于DSO.ai工具實現(xiàn)了超過320款芯片量產(chǎn)。

VSO.ai則是AI驅(qū)動的驗證工具，與傳統(tǒng)工具相比，VSO.ai具備更高的驗證覆蓋率、提供更高的硬件利用率與資源利用效率，最終能為工程師提供更好的驗證效率。根據(jù)客戶反饋的數(shù)據(jù)，VSO.ai已經(jīng)在多款量產(chǎn)芯片上，實現(xiàn)了10倍的驗證效率提升。

TSO.ai是AI驅(qū)動的測試工具集，利用AI驅(qū)動的優(yōu)化軟件進行ATPG QoR（自動測試向量生成的結(jié)果質(zhì)量）調(diào)整，能夠自動進行ATPG參數(shù)搜索空間收斂，實現(xiàn)QoR優(yōu)化，并通過有效的迭代和并行運行，智能減少測試探索空間，用最少的測試向量，實現(xiàn)目標覆蓋率，從而縮短測試總時間。客戶反饋數(shù)據(jù)顯示，TSO.ai在五款量產(chǎn)芯片上，實現(xiàn)了測試效率與質(zhì)量提升20%的改善。

ASO.ai則是針對模擬電路的版圖遷移工具，通過ASO.ai，可以在不同工藝節(jié)點之間，快速移植模擬電路設(shè)計。用戶已經(jīng)在臺積電和三星的工藝上，用ASO.ai進行了工藝遷移嘗試，結(jié)果優(yōu)異。

除了全套AI驅(qū)動的工具鏈，新思科技還積極推動AI驅(qū)動的大數(shù)據(jù)分析，從設(shè)計、制造到產(chǎn)品生命周期管理，新思科技與業(yè)內(nèi)多家知名廠商聯(lián)合部署，深度挖掘硅芯片生產(chǎn)制造和使用中的數(shù)據(jù)價值。

此外，新思科技AI驅(qū)動工具鏈Synopsys.ai已經(jīng)向生成式AI擴展，推出了業(yè)界首款GenAI驅(qū)動的全EDA堆棧，為此，新思科技與微軟Azure OpenAI服務(wù)進行戰(zhàn)略合作，將第一代支持對話智能的Synopsys.ai Copilot引入了芯片設(shè)計應(yīng)用中，該系列工具將為設(shè)計師提供知識、結(jié)果分析、工作流程創(chuàng)建、加入RTL代碼和測試激勵的自動化生成等方面的工具內(nèi)指導(dǎo)。

在AI驅(qū)動的芯片設(shè)計與開發(fā)工具與設(shè)計方法學創(chuàng)新上，新思科技投入的資源與決心無與倫比，正走在顛覆現(xiàn)有芯片設(shè)計開發(fā)模式的路上。

數(shù)字孿生與車規(guī)IP，徹底打破汽車開發(fā)節(jié)奏限制

汽車正在向電動化與智能化迅猛轉(zhuǎn)型，這深刻影響了產(chǎn)業(yè)格局，也在重塑汽車開發(fā)流程。隨著積極擁抱變化的主機廠將越來越多電子設(shè)備搭載到車上，智能化功能成為新車重要賣點，主機廠在軟件和芯片應(yīng)用上的投入也越來越高，軟件開發(fā)、測試與驗證已經(jīng)成為現(xiàn)代智能汽車開發(fā)中的最大成本：一輛車的代碼量超過一億行，而實現(xiàn)L5級別智能駕駛需要的代碼量可能約10億行，軟件開發(fā)工作量飆升；新的電子電氣架構(gòu)，不斷導(dǎo)入的更先進的芯片，持續(xù)的軟件在棧更新，也給工程師增加了極多的任務(wù)量；對功能安全與信息安全極度重視，為了安全與質(zhì)量，實車驗證要累積行駛數(shù)十億公里，這是新車開發(fā)成本與時間的重要約束。

智能汽車的功能愈加復(fù)雜，系統(tǒng)規(guī)模越來越大，而開發(fā)周期卻在縮短，以前四到六年開發(fā)一代車，現(xiàn)在兩年一代車，甚至更快，這種開發(fā)節(jié)奏需要新的開發(fā)工具與開發(fā)流程支持。得益于虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，汽車開發(fā)團隊能夠在電子數(shù)字孿生環(huán)境下，先行進行軟件與功能的開發(fā)、測試及驗證，而不必等到硬件模塊可用前再展開，這等于將汽車軟件開發(fā)時間提前了12個月左右。

新思科技的數(shù)字孿生（eDT）架構(gòu)支持多保真度、多域、多抽象層級的數(shù)字孿生，范圍覆蓋芯片架構(gòu)、芯片、電子電器元件、軟件、整車中的電子電氣元器件和芯片生命周期管理等全領(lǐng)域，提供架構(gòu)、芯片、電子電器虛擬模型，軟件在虛擬的數(shù)字孿生環(huán)境中進行開發(fā)和虛擬測試，以自動駕駛功能集成測試為例，用戶可以在新思科技的虛擬ECU、系統(tǒng)可視化環(huán)境（System Visualization）和智駕（ADAS L4）和座艙平臺（Android Automotive L4a）結(jié)合結(jié)合第三方環(huán)境仿真器（Environment Simulator）從而展開自動駕駛功能的開發(fā)與測試。

相比傳統(tǒng)硬件在環(huán)測試或路測，汽車工業(yè)數(shù)字孿生（eDT）幫助汽車開發(fā)人員更早進入軟件與功能開發(fā)階段，加速軟件迭代速度并降低開發(fā)成本，也大幅減少了整車測試成本，可有效提升新車開發(fā)節(jié)奏，滿足汽車產(chǎn)業(yè)新時代的開發(fā)速度要求。

除了數(shù)字孿生eDT，新思科技提供的車規(guī)IP也能加速車規(guī)芯片的研發(fā)進度，為了助力汽車研發(fā)工程人員開發(fā)安全可靠高性能的芯片，新思科技全系汽車解決方案都非常重視功能安全，到現(xiàn)在已經(jīng)有67類產(chǎn)品通過ISO-26262汽車功能安全認證，為汽車功能安全做好了基礎(chǔ)保障。

打好未來“芯”基礎(chǔ)

除了AI與智能汽車，在這次進博會上，新思科技還在數(shù)據(jù)中心與醫(yī)療應(yīng)用方面做了專題演講，并介紹了其專為中小學生定制化設(shè)計的芯片STEM教育項目。

眾所周知，半導(dǎo)體、芯片是高科技產(chǎn)業(yè)，人才在芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。近年來，我國對芯片產(chǎn)業(yè)人才培育的重視程度也持續(xù)加大，2020年國務(wù)院學位委員正式下達文件，設(shè)集成電路專業(yè)為一級學科，成為一級學科后的集成電路專業(yè)，將在學科建設(shè)、人才培養(yǎng)方案上具備更多自主性，各高校將陸續(xù)開設(shè)相關(guān)課程，這將大大增強芯片相關(guān)人才的培養(yǎng)力度，有助于彌補芯片人才短缺的問題。

新思科技把對人才培養(yǎng)的努力向前推進了一步，新思科技率先開發(fā)了青少年芯片設(shè)計EDA平臺，將創(chuàng)新芯片教育實踐課程引入初高中課堂，建立了從青少年到大學、專業(yè)人士的全人才梯隊。

據(jù)新思科技介紹，新思科技在上海兩所中學與青海西寧一所中學設(shè)立了中學必修選修課，面向?qū)π酒较蚋信d趣的中學生。并開展了多個面向不同年齡組的少年芯片開發(fā)活動，包括向中低年級組同學介紹知識為主的分享課，以及面向中高年級組的芯片設(shè)計體驗課。新思科技還為該系列課程開發(fā)了全部的STEM教具與相關(guān)軟件，由中國工程師開發(fā)制作完成。

青少年代表著未來一代，不僅是新質(zhì)生產(chǎn)力的受益者，更是推動者和主力軍。發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，需要全新理念培育新生力量，Youth EDA系列工具與平臺的推出，將幫助對芯片感興趣的中學生了解芯片產(chǎn)業(yè)，參與芯片產(chǎn)業(yè)，乃至為芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出有力的貢獻。