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/
晶片設計工程師 在 [心得] 機械找IC設計的辛苦歷程- 精華區Tech_Job 的推薦與評價
我念的是中字備的機械所,由於研究所有自學一些數位IC設計的知識
覺得有興趣於是下定決心找IC設計的工作
前前後後找了快四個月,面試了十多家,終於讓我找到,以下是面試心得
1.迅宏 Baseband IC設計工程師
在旺宏大樓裡面,旺宏分出來的子公司,主要產品是手機,
由處長和經理面試,問論文的東西
還有用Verilog描述計數器,並把所寫的verilog畫成邏輯閘電路
由於不會畫所以沒上..所以回去狂synthesis的書
由於手機晶片很多家都在做,所以我問了那公司要怎麼跟大廠競爭
他們說所鎖定的客戶群跟大廠不一樣,所以還蠻有發展性的
不曉得是不是這樣?我也不太清處?!!
2.偉詮電子 IC設計工程師
這家主要做電視,LCD driver等等的IC
由處長面試,問了論文的東西,然後叫我除頻器
由於除頻器不會寫,所以一直被酸說這麼基礎的東西都不會
不能說會寫verilog,結果當然沒上...回去看除頻器如了寫!!
不過上版上看大家不太推這家?不知道為啥?
3.康銘華銘華 數位IC設計工程師
這家公司是外商公司去了兩次,第一次由兩個工程師面試,問論文並介紹公司的產品
主要是做LCD影像處理的IC,他們說台灣這領域最賺錢的晨星也有做
聽起來好像還蠻有發展性
不過工程師沒辦法覺得所以叫我去第二次面試由經理面試
竟然沒辦法決定應該要等經理在時面試不是比較好嗎?多跑一趟很累
經理面試看看我的論文背景就結束...結果沒上
4.誠致科技 通訊IC設計工程師
這家公司是工研院育成中心,主要做的是ADSL晶片
面試主管說育成中心跟一般的公司沒兩樣,只是借工研院的辦公室
他看我不是本科系,所以問了一些很基礎的問題,我也都答對
由於ADSL晶片設計門檻高,國內又很少公司在做,所以很有發展性
所以我大推這家公司,不過結果沒上
5.亞睿 IC Verification工程師
這家主要做EDA Tool還有幫人寫testbench的工作
面試只是問些論文和一些基本的問題
自認回答的不錯,不知為啥沒錄取!
主管說這裡有很多台大電子EDA組的學生來這邊打工
說有跟學校合作可以去上課,還說做EDA競爭力比做IC來的好
不容易被取代等等！結果沒上!!
6.達盛電子 數位IC設計工程師
主要是做無線通訊的產品,工作內容baseband IC設計
經理說這家公司很操常要工作到半夜,而且現在沒賺錢
所以錢不會發的很多,不過他說這領域很有發展性
值得年輕人拼一下,面試沒問什麼,可能看到我的背景也無言吧!
結果沒上!
7.亮發科技 數位IC設計工程師
主要是做SD Card Controller IC,薪資福利一般
面試看到我的背景也沒問啥,結果草草就把我趕出公司
結果沒上!
8.智旺 數位IC工程師
力晶集團的公司,主要產品做Flash,好像要簽約2~3年,要常駐日本
主管問的問題是給波形-->verilog code -->畫出邏輯閘
不會寫所以沒上！
大致上這家公司應該還不錯！
9.揚智 IC設計自動化服務工程師
工作內容幫別人做synthesis timing power 驗證等等的工作
面試問了論文作啥？修過什麼課!!
還問我說如果IC設計工程師和IC設計服務工程師
你會選哪個？我說IC設計工程師,因為學到的東西比較不容易被取代
他說IC設計自動化服務工程師賺的錢也沒比IC設計工程師少
也不會很操,不懂為啥大家都選IC設計工程師
結果沒上.....
10.瑞昱 數位IC設計工程師
主要工作內容SOC驗證,面試問了兩題
第一題是他寫verilog code 要你畫出他寫的code的波形圖
這題寫出來了要懂得 a=b, a<=b的差別
第二題 一個數列為1+4+9+16+25+36+.....用verilog不能用乘法寫出來
第二題沒寫出來,不知道怎麼寫?????
面試完還會叫計程車送你去車站,還不錯的公司
可惜沒上
11.凌旭 數位IC設計工程師
這家公司是韓商主要做TFT LCD 時序控制IC,人數不多20人左右
面試問問論文和修課的東西,由於是外商所以薪水會比較多,沒股票之類的
而且要常到韓國出差,結果沒上...
12.我想科技 數位IC設計工程師
這家是鈺創投資,主要產品隨身碟,flash應用在UMPC上等等
面試問問論文修課之類的,結果沒上
13.聯傑 數位IC設計工程師
主要工作內容Design LAN(MAC、Switch、PHY)USB等IC
這家公司好像快上市上櫃,所以主管說大家都很拼很操
他說發展性還不錯!!面試沒問啥也是論文和修課
結果沒上...
還有幾家奕力,陞達,凌陽電通,創意電子,聯笙等等省略打累了!!
結論非本科系要找數位IC設計是很困難的
要數位邏輯,verilog,RTL Synthesis,STA的基礎知識看熟
再加上要有肯訓練你的公司才有可能錄取
要靠點實力也要有點運氣
不過堅持下去不要放棄就會有機會!!!
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