芯片設計，迎來(lái)拐點(diǎn)

芯片設計領(lǐng)域已迎來(lái)變革性的里程碑，這標志著(zhù)半導體構思、開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)化進(jìn)程的轉折點(diǎn)。

人工智能工具最初是電子設計自動(dòng)化 (EDA) 領(lǐng)域的利基解決方案，如今已成為先進(jìn)芯片設計中不可或缺的一部分。Technalysis 的 Bob O'Donnell 在最近的一篇文章中指出，曾經(jīng)的實(shí)驗前沿如今已跨越關(guān)鍵門(mén)檻，超過(guò) 50% 的先進(jìn)芯片設計（28 納米及以下工藝節點(diǎn)）正在借助人工智能實(shí)現。人工智能驅動(dòng)的芯片設計時(shí)代已不再遙不可及，而是成為新的常態(tài)。

了解芯片設計中的人工智能拐點(diǎn)

拐點(diǎn)代表著(zhù)發(fā)展軌跡的重大轉變，而對于半導體行業(yè)而言，這一時(shí)刻在 2025 年第一季度到來(lái)。Cadence 報告稱(chēng)，已有超過(guò) 1000 家客戶(hù)使用其 AI 驅動(dòng)的芯片實(shí)現平臺 Cadence Cerebrus 成功完成了 28 納米及以下工藝的流片。將這些成果與其他供應商披露的流片數據匯總，并以季度增量進(jìn)行分析，這些成果標志著(zhù)一種普遍采用的轉變，即 AI 主導的方法正在成為先進(jìn)技術(shù)節點(diǎn)上半導體創(chuàng )新的基石。

圖 1：2025 年第一季度人工智能驅動(dòng)的數字芯片設計拐點(diǎn)

但為什么這個(gè)轉折點(diǎn)意義重大？從歷史上看，芯片設計一直是一個(gè)由復雜的計算、持續的迭代和關(guān)鍵的上市時(shí)間所主導的領(lǐng)域。芯片架構日益復雜，尤其是隨著(zhù)數據中心和邊緣計算領(lǐng)域人工智能的興起，使得手動(dòng)和傳統方法難以為繼。人工智能驅動(dòng)的芯片設計已成為一種必需，它并非只是提供循序漸進(jìn)的輔助，而是從根本上重新定義所涉及的工作流程。

人工智能對芯片設計的影響

人工智能對芯片設計的革命是多方面的。利用人工智能工具的公司正在顯著(zhù)提升芯片質(zhì)量、性能和上市時(shí)間。例如，在 CadenceLIVE 2023 大會(huì )上，一家領(lǐng)先的智能、互聯(lián)和安全嵌入式控制半導體供應商報告稱(chēng)，其生產(chǎn)效率提高了十倍，將先進(jìn)的 6nm 網(wǎng)絡(luò )芯片設計流片時(shí)間從六周縮短至僅兩周。同樣，他們在同一技術(shù)節點(diǎn)上的 CPU 設計流程也從五周縮短至僅十二天。

這些效率突破不僅節省時(shí)間，還能轉化為更高的投資回報率。將項目周期縮短數周，可以提升公司的競爭力和決策敏捷性。生產(chǎn)力通?？商嵘?5 到 10 倍，使組織能夠完成更多項目，探索更多設計方案，并推出優(yōu)化的解決方案。最終，這相當于更快的創(chuàng )新周期、更高性能的半導體，以及更快地交付關(guān)鍵的 AI 應用，例如生成式 AI、高性能計算和數據中心基礎設施。

除了生產(chǎn)力之外，AI 驅動(dòng)的設計工具還能提升首次流片成功率。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因為錯誤不僅會(huì )延誤項目，甚至會(huì )使其徹底脫軌。AI 算法可以及早發(fā)現效率低下和設計風(fēng)險，從而幫助緩解那些在制造階段后期才會(huì )出現的問(wèn)題。

對半導體行業(yè)的影響

對于半導體行業(yè)而言，這個(gè)由人工智能驅動(dòng)的轉折點(diǎn)預示著(zhù)一個(gè)前所未有的充滿(mǎn)可能性的時(shí)代。如今，大型超大規模廠(chǎng)商和設備巨頭正在爭奪定制芯片開(kāi)發(fā)的主導地位。全球精英芯片設計師的稀缺一直是制約其發(fā)展的一大瓶頸。而人工智能則發(fā)揮著(zhù)民主化的作用，賦能小型團隊、經(jīng)驗不足的設計師，甚至傳統半導體領(lǐng)域以外的組織，使其能夠開(kāi)發(fā)具有尖端功能的自主芯片。

圖 2：人工智能驅動(dòng)的芯片設計對產(chǎn)品和進(jìn)度的影響

這一轉變也使業(yè)界得以解決一個(gè)由來(lái)已久的難題：大規模創(chuàng )建高度定制的設計。過(guò)去，定制芯片常常被認為過(guò)于昂貴或耗時(shí)。如今，AI 支持的工作流程使多樣化、特定應用的設計成為可能，而無(wú)需承擔過(guò)高的成本或資源需求。

半導體先驅和行業(yè)領(lǐng)袖正越來(lái)越多地采用人工智能驅動(dòng)的方法，開(kāi)發(fā)旨在驅動(dòng)人工智能應用的下一代芯片。這種由人工智能設計人工智能放大器的良性循環(huán)，正在推動(dòng)該領(lǐng)域的指數級增長(cháng)，并引發(fā)了人們的預測：到 2029 年，半導體市場(chǎng)規模將擴大至 1 萬(wàn)億美元，而生成式人工智能和高性能計算將成為主要的加速器。

人工智能在芯片設計中的投資回報率

人工智能在芯片設計中的價(jià)值正變得至關(guān)重要?？s短上市時(shí)間并提升芯片性能如今已成為一項競爭優(yōu)勢。無(wú)論是在先進(jìn)節點(diǎn)項目上節省兩個(gè)月時(shí)間，還是在特定芯片模塊上實(shí)現顯著(zhù)的性能提升，這些工具帶來(lái)的財務(wù)和戰略?xún)r(jià)值都凸顯了它們的必要性。

圖 3：人工智能驅動(dòng)的芯片設計對上市時(shí)間的影響

與其他尋求財務(wù)效益的人工智能應用不同，芯片設計是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的成功案例。例如，將設計周期從八個(gè)月縮短至六個(gè)月，不僅能帶來(lái)經(jīng)濟效益，還能引領(lǐng)產(chǎn)品趨勢。能夠以更快的速度、更低的風(fēng)險交付高性能處理器，正是這種切實(shí)的益處，最終促成芯片的廣泛應用。

芯片設計中的人工智能下一步將如何發(fā)展？

AI 在芯片設計領(lǐng)域的應用前景廣闊，意義深遠。AI 方法論正在從芯片優(yōu)化擴展到系統級設計和分析。例如，Agentic AI 有望進(jìn)一步實(shí)現工作流程自動(dòng)化，釋放新的效率，使工程師能夠專(zhuān)注于更高價(jià)值的任務(wù)。

與此同時(shí)，諸如代理人工智能 (Agentic AI) 之類(lèi)的技術(shù)正被設計用于支持基礎設施人工智能、物理人工智能和科學(xué)人工智能領(lǐng)域的突破性舉措。這些進(jìn)步將重新定義從藥物研發(fā)到下一代現實(shí)系統等領(lǐng)域。同樣重要的是，人工智能平臺的演進(jìn)將使我們能夠為全新的應用設計芯片，尤其是在能源受限的環(huán)境中。

展望未來(lái)，可以預期，人工智能驅動(dòng)的系統設計將迎來(lái)廣泛應用，并延續芯片設計領(lǐng)域的發(fā)展勢頭。從自供電物聯(lián)網(wǎng)設備到人工智能驅動(dòng)的機器人，定制芯片的普及將推動(dòng)無(wú)數行業(yè)的創(chuàng )新。

半導體行業(yè)正在開(kāi)啟一個(gè)嶄新的篇章，人工智能不再只是輔助工具，而是創(chuàng )新的核心支柱。芯片設計中的人工智能拐點(diǎn)不僅在于加快流程或降低成本，更在于重新定義一切皆有可能。隨著(zhù)我們不斷進(jìn)步，人工智能、芯片設計和系統級工程之間的界限將逐漸模糊，從而形成技術(shù)進(jìn)步的良性循環(huán)，推動(dòng)下一波數字化轉型。