寫在前面： ToothlessOS要走的路仍然很長，這篇日志所記錄的思考難免有疏漏之處，請大家多多包涵~

Seminars@DKU: EDA + AI in IC Design

Prof. He xu

23.9.22

今天的研討會(huì)，和ToothlessOS的主線任務(wù)完全重合！ 目錄： Recap: IC產(chǎn)業(yè)鏈/研發(fā)流程全覽/Why AI+EDA?

EDA + AI的成功與失敗案例

（對ToothlessOS很重要的）Q&A環(huán)節(jié)

Recap: IC產(chǎn)業(yè)鏈/研發(fā)流程全覽/Why AI+EDA?

首先讓我們欣賞一下整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈吧：

我們今天所涉及的EDA(Electronic Design Automation), 位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的Fabless設(shè)計(jì)端。簡單來說，它們就是進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)所使用的軟件。 具體到設(shè)計(jì)端，又能夠分為前端/后端：從邏輯上的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，再到各種仿真，最后到物理上的實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。在整個(gè)流程中，EDA都是不可或缺的。

在它們的幫助下，我們得以把設(shè)計(jì)好的邏輯電路圖布局在晶片上，優(yōu)化電路的排布，進(jìn)行供電，時(shí)序和工藝的仿真。（通過仿真，我們希望盡早發(fā)現(xiàn)可能遇到的問題，避免花了上百萬流片結(jié)果全部報(bào)廢（悲））

以上提到的這些工作往往極為復(fù)雜，其中許多不存在多項(xiàng)式的時(shí)間復(fù)雜度（以之前提及的電路排布為例，它受到很多變量的制約，移動(dòng)某一個(gè)器件往往“牽一發(fā)而動(dòng)全身”）；同時(shí)，我們需要面對的是往往是十億數(shù)量級的晶體管；使用傳統(tǒng)算法解決這些問題十分困難。 這也是我們嘗試將AI與EDA結(jié)合的原因。 最終的愿景，“No-human in loop”,讓AI獨(dú)立走完設(shè)計(jì)的全流程。

EDA + AI的成功與失敗案例

教授也向我們介紹了她在這一領(lǐng)域的研究。 1.通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以掩模版上的版圖為輸入，預(yù)測在光刻過程中可能會(huì)出現(xiàn)瑕疵的節(jié)點(diǎn)，作為修正的依據(jù)。 2.通過機(jī)器學(xué)習(xí)，在設(shè)計(jì)早期進(jìn)行時(shí)序分析/預(yù)測。 3.通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以版圖為輸入，預(yù)測電路布局和供電上可能存在的問題，作為修正的依據(jù)。

（如圖所示，藍(lán)色為AI模型，紅色為現(xiàn)有模型，AI模型的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有模型）

當(dāng)然，AI現(xiàn)在也面臨著一些困境： 一是面對極其復(fù)雜的模型，比如這兩個(gè)例子中的電路布局：不同的區(qū)塊有著不同限制，而一個(gè)晶片上往往有著上百個(gè)各樣的區(qū)塊；不僅如此，還要將面積的利用率最大化。教授說，Google團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)嘗試過使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)來解決這個(gè)問題，在小規(guī)模集成電路上效果不錯(cuò)，但是規(guī)模稍大一些就無能為力了。

另外一個(gè)問題涉及到數(shù)據(jù)集的問題：盡管研究者能夠獲取成熟制程的數(shù)據(jù)，但是先進(jìn)制程的數(shù)據(jù)往往被各家企業(yè)所控制，并且很大程度上受制于地緣政治因素。因此，研究者們嘗試將28nm的模型遷移到7nm上，以降低7nm模型訓(xùn)練所需數(shù)據(jù)集的大小，但進(jìn)展并不順利。（話說，這種縮小數(shù)據(jù)集的方法是不是也能夠用在其它領(lǐng)域呢？） （P.S 這樣的遷移難度還是挺大的，因?yàn)閮煞N制程的工藝有顯著差別：28nm制程使用的是傳統(tǒng)的CMOS，而20nm以下的工藝則必須使用FinFET（簡單理解將晶體管做成立體結(jié)構(gòu)）） 總結(jié)EDA+AI的使用場景，不難發(fā)現(xiàn)它還是主要關(guān)注的還是

計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)學(xué)建模（劃重點(diǎn)）

的問題。（小伙子，好好學(xué)吧（笑））；當(dāng)然，也在Q&A環(huán)節(jié)問過教授，如果想要進(jìn)入企業(yè)工作，還是需要電路方面的知識的，不過一般企業(yè)也是會(huì)提供培訓(xùn)和資源的。

Q&A

ToothlessOS獲得的重要信息： 實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)（了解一下具體玩法~）

教授的意思是，讓我給ICCAD投論文？啊不對，顯然應(yīng)該只是去讀讀看吧？

找機(jī)會(huì)和研究生院院長共進(jìn)午餐（他也從事這個(gè)領(lǐng)域的研究）（真·重量級）

？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？ 結(jié)語

還是挺有收獲的！所以也應(yīng)該放進(jìn)Log里，不是嗎~