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/

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三、使用方法
建議請於乾髮時使用本產品。
1. 接通電源插頭在額定電壓電源上。
2. 將開關撥至溫度檔（開檔），指示燈亮起產品開始加熱，約3分鐘後即可開始使用。
3. 可根據髮質情況，選擇適合的溫度進行造型操作選用Ⅱ檔溫度。
4. 加熱造型前，先將頭髮進行梳理，切勿在產品長時間加熱時進行梳理，以免燙傷。
5. 加熱造型時，從臉部及頭部的外側，頭髮的裡側向進行捲髮造型。定型時間可因髮質不同而定，建議不超過5秒。
6. 長時間加熱後，手柄靠近梳子加熱位置會變的燙手建議手持手柄時不要超過開關位置。
7. 使用完畢後，將開關撥回關閉檔（關檔），拔出電源插頭，待產品完全降溫冷卻後在進行收存。
四、注意事項
當使用電器時，應小心遵守以下 安全指示，
使用前請細讀使用說明：
01. 請小心包裝或產品上使用的膠袋，請擺放在遠離兒童的位置。
02. 請不要在嬰兒床、睡床、嬰兒車或兒童玩耍區內使用，因為膠袋的薄層有可能會堵住鼻子及口腔，阻礙呼吸。此膠袋不是玩具，敬請注意。
03. 當電器在浴室使用後，應立即拔除插頭，因為電器接近水會導致危險，即使開關已關掉。為提供額外的安全性保護，建議在浴室電源的電路中安置不超過30毫安培(mA)的漏電斷路器 (RCD)；如有疑問，請向負責安裝的電氣工程師諮詢。
04. 切勿把電器放入或掉進水或其他液體中。
05. 如果電源線損壞，為了避免危險，必須由製造商、其維修部或 類似部門的專業人員更換。
06. 若電器曾跌落地或有任何不妥，請馬上停止使用。
07. 切勿將已接上電源或開啟的電器置之不理。
08. 如若在使用中有任何不妥 ，請馬上拔除插頭。
09. 請不要使用非本產品提供的任何配件。
10.每次使用完後或清潔前請先拔除插頭。
11.切勿將電器發熱的部份碰到身體，尤其是眼睛、耳朵、臉部 和頸部。
12.在無成人監管的情況下，不建議兒童或殘疾人士獨自使用此電 器。禁止兒童把此電器當作玩具把玩。
13.待電器冷卻之後才可以收藏。
14.為避免損壞電源線，收藏時切勿將電源線纏繞在電器上並確保其不被拉扯 、扭曲或屈折。否則容易損壞接入機身的可轉動部 位，導致電源線破裂或短路。
15.請經常檢查電源軟線有否破損，如發現破損、停止或間歇性停止操作，請立即停用。
16.將產品插頭插入合適的插座，再開機。開機後指示燈會亮起。
17.切勿將本產品放在會導熱的檯面上。
18.本產品有任何問題，請送到指定維修點檢修，切勿自行修理。 五、收存方式
不使用時，請拔除電源，將其收存於安全、乾燥、兒童接觸不到的地方。切勿以拉扯電源線的方式拔出插頭；要確保電源線的接入機身部分垂直，其餘部分自然放置即可。
六、商品規格
商品尺寸： 28.5X6.9X5.1cm (長X寬X高)
溫控調校：Ⅰ檔溫度約180℃，Ⅱ檔溫度約200℃
額定電壓：110-220V
額定頻率：60Hz
額定功率：37W
產品重量：354g
顏色：白色
產地：中國

功率半導體是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，主要用於改變電子裝置中電壓和頻率，及直流交流轉換等。只要在擁有電流電壓及相位轉換的電路系統中，都會用到功率零組件。

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