摩爾定律的瓶頸，未來會靠「AI 設計晶片」突破

TO 精選觀點2021-08-26

【為什麼我們要挑選這篇文章】晶片尺寸逐漸逼近物理極限，市場皆在討論，摩爾定律是否走到極限。然而隨著 AI 晶片設計技術的發展，摩爾定律會交由 AI 來延續。但未來晶片設計工程師會失業嗎？還是工程師會與 AI 協作，推動晶片設計邁進人工智慧時代？（責任編輯：郭家宏）

AI 設計的晶片，性能十年內將提高 1,000 倍。

作為 Synopsys 執行長、晶片設計自動化的先驅之一，Aart de Geus 在 Hot Chips 在線晶片大會上表示，現在人工智慧設計的晶片，性能可能會在未來十年內提高 1,000 倍。

自 80 年代以來，自動化一直都是晶片設計的一部分。但現在，每兩年晶片性能翻一倍的「摩爾定律」似乎已經達到了瓶頸。要突破這個瓶頸，最好的辦法或許就是你我都熟知的：人工智慧。

一篇刊登在 Nature 上的文章指出，經過訓練的機器學習系統，在晶片設計上的表現超過人類。

不少晶片架構師都擔心自己的飯碗未來會被 AI 搶走。不過 De Geus 卻認為，晶片架構師不僅不會下崗，還會轉移到產業鏈的上遊，比現在負責更多任務。

Synopsys 從去年開始就使用 AI 來設計客戶的晶片，與人工設計的晶片相比有了相當大的改進。目前，三星也正在使用 Synopsys 的工具 DSO.ai 來設計 Exynos 晶片。而它的競爭對手 Cadence Design Systems 也在今年推出了自己的人工智慧晶片設計專案。

用 AI 設計晶片，有望打破摩爾定律的瓶頸

De Geus 在 1986 年創立了 Synopsys，一家電子設計自動化（EDA）軟體公司。憑借多年尖端半導體設計經驗，Synopsys 利用這個寶貴的資產制作了第一代 AI 晶片軟體 DSO.ai。

要超越摩爾定律，就要利用 AI 來解決複雜性、功耗和擴展要求，最終實現 1,000 倍性能的目標。

「機器學習出現在我們使用的每一種工具中，這個設計空間優化（DSO）的新工具的不同之處在於，它不適用於單個設計步驟，而是適用於整個設計流程。」

這就是 Synopsys 採用的自主晶片設計方法，從綜合方法進行晶片設計，而不僅僅是晶片布局。

晶片設計的一個早期步驟是 floor planning，其確定了晶片的尺寸、標準單元的排列形式、IO 單元及宏單元的位置、電源地網絡的分布等。

由於宏單元潛在配置數量巨大（約為 10^2500），規劃就會變得非常複雜，而且隨著邏輯電路設計的發展，還需要進行多次疊代。如果每次疊代都由人類工程師手動生成，就要耗時數天或數週。

但如果用 AI 設計晶片，它就能夠利用強化學習，優化晶片的功率、性能和面積大小。還能解決針對特定應用程式以及系統的所有維度的快速定制晶片：硬體（物理）、軟體（功能）、可製造性和架構（形式）。

隨著 AI 接管更多任務，以往負責設計少量電晶體的工程師，現在可能負責設計更大晶片中的 10 億個電晶體。

這樣就能夠在更短的時間內設計出更快的晶片，改變晶片的架構，將晶片性能提高 10 倍、100 倍甚至是 1,000 倍。

Google、NVIDIA 正在用 AI 設計晶片

與使用最先進設計工具的世界一流設計團隊相比，DSO.ai 能夠將功耗降低 25%，性能是當下最好的 AI 晶片設計工具的 5 倍。

而在未來的 AI 晶片設計時代，晶片能夠根據各個垂直行業進行設計。

面對特定專案的差異化需求，DSO.ai 可以用來優化輸入參數以及晶片設計工作流程的選擇。

工程師可以使用 DSO.ai 進行更多設計流程中的參數輸入，例如微調庫單元以提供最佳頻率或最低功率，採用現有平面圖並盡量縮小晶片尺寸，確定多高的工作電壓會實現功耗與性能的最佳權衡等。

全球「缺晶片」，雖然說不少產業都受到影響，但人們也深刻認識到了晶片的重要性。晶片雖小，但卻是一個重要的基礎設施。

除了 Synopsys，Google、NVIDIA 也開始嘗試使用人工智慧技術設計晶片。Google 的 TPU（張量處理單元）晶片即將發布新版本，優化了人工智慧計算。目前 NVIDIA 也專注於使用 AI 技術生產更好的 GPU 和雲端運算 TPU 平台，以增強自身競爭力。

晶片設計的工程師不會失業。而人工及 AI 相結合的設計思路將會推動晶片設計邁進人工智慧時代。

附圖：人類設計的晶片平面圖（a）與機器學習系統生成的平面圖（b）
摩爾定律逐漸扁平，晶片設計重任落到了 AI 肩上。
在晶片設計的新時代，自動化大不相同。
晶片定制會更普遍

資料來源：https://buzzorange.com/techorange/2021/08/26/ai-sustain-moore-law/

🇮🇹義大利暑假Mode On - 夏日旅行的最後一站我們往山上走（一種上山下海的概念）其實也是在海邊被曬昏頭了，還是去山上避避暑比較實在，在回程的路上我們來到了Castel del Monte ， 就是印在那義大利人擁有時覺得很多餘，但偏偏很多時候就是少那（一分）義大利硬幣上的蒙特城堡！

蒙特城堡（Castel del Monte） 位於普利亞大區- 安德里亞市目前同名的小村莊中，是神聖羅馬皇帝弗雷德里克二世建造的13世紀堡壘，海拔540米。它在1936年被列入爲義大利國家古蹟（2010年被廢除），1996年被聯合國教科文組織列為世界遺產之一，2014年它是訪問量排名第三十的義大利國家遺址。

該城堡的起源並沒有一定的說法，但許多歷史與建築學家認為此城堡是弗雷德里克二世親自設計的。1528年，由於法國遠征那不勒斯王國，蒙特城堡（Castel del Monte）被毀並遭到轟炸。 之後輾轉在 1876年，這座城堡最終被義大利政府以25,000₤的總價購得，並於1879年開始對其進行修復。

蒙特城堡之所以有名是因為其建築特色，整座城堡的形狀從上空看起來是ㄧ個八邊形，並且在每個拐角處都插入了一個八角形的轉塔，所以整座城堡共以八個八邊形的塔樓圍著一個八邊形的庭院形成。其中五座塔頂是蓄水池，其餘三座塔樓則用於容納獵鷹和士兵。

隨著時間的流逝，關於城堡的用途或目的有很多討論。 但不可否認的是這樣宏偉與精細的建築具有非常強烈的象徵意義，因此有人推測該建築可能是一座教堂，或者也許是一座知識的寶庫，在其中可以專心從事科學研究。 無論如何，它都是一座宏偉的建築作品，是對精緻的數學，幾何和天文知識的綜合。（因為所有的塔樓、對角線、建築結構與庭院的完美切面及準確的運用太陽的光影⋯這種種的幾乎神之精準與數據的契合決對是無人能及）

更誇張的是8這個數字在此建築中重複之多完全令人咋舌！如：城堡的八角形，內部庭院和頂部的塔皆八座，八個內部房間，八角形的內部洗臉池，入口框架上的八朵苜蓿葉 ，下層簷口上八片葉子⋯⋯⋯只要建築物裡有花草的石雕都是八片葉或八朵花。
這總總的8，在一些神秘理論中，8代表水平和垂直方向上的無限♾，或是宇宙力量的基礎。在基督教中，8代表無限（神）和有限（人）的聯合。
（對！你沒看錯！我沒有在繞口令～就是那麼多8！）

所以這座城堡也經常成為「神秘」與「外太空」的討論主題，因為考古與建築學家都表示不敢相信以當時的技術與知識能夠設計與完成這麼精準與完美的建築，且除了作為精確構造的示例外，該城堡還充滿了讓許多學者著迷的象徵意義，所以「外星人」建造的傳聞也是傳的沸沸揚揚（埃及金字塔的翻版）。
（我都懷疑是不是我們台灣人有幫忙建咧～有種888發發發的迷信🤣）

不知道大家有沒有看過2016年上映的電影Wonder Wonan (神力女超人）呢？有很多場畫面就是在這裡拍的喔！

我們住的B&B（MONTEGUSTO) 就在城堡的山腰上，遠望就能看到整座宏偉的建築，這間飯店同時也是一家在這個村莊很有名的餐廳（晚上整個大爆滿）房間及衛浴都很不錯！衛浴設備很乾淨、附的沐浴用品都很精美，重點是還附上質感很好的拖鞋耶！！很少看到B&B這麼用心的，而且餐廳的食物也很好吃～ 價格約一晚$3100含早餐，非常推薦！

#人妻MerMer - 對我們家這位建築師🧔🏻完全是一次朝聖之旅，他說他從大學讀建築時的一次學期報告就是寫這座蒙特城堡，對於整個建築運用的工藝與數據超級佩服，也因為這個報告深入研究了好久，越投入研究就會越發現更多妙不可言之處，但卻從沒有機會真的來看過，但這次我們決定的太匆促，本想進去城堡裡參觀，殊不知要打電話預約，原來一直到8月底參觀時間都滿了，況且我們也只待一天，真的好可惜～ 🧔🏻說下次一定要再回來好好參觀這座建築界中說它是masterpiece都無法形容應該要稱它為Godpiece!

附圖有空拍、建築平面圖、內部、電影場景圖為Google搜尋之圖片（皆有附上來源處），如有違反會刪圖

🏨 B&B (Montegusto) - https://www.montegusto.it

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