電子發(fā)燒友App
過去兩年，我們一直在說EDA和AI共同促進的發(fā)展方式很有趣。AI芯片的設(shè)計本身要依托于EDA，而EDA工具自身、芯片設(shè)計流程也在尋求AI技術(shù)的幫助，就像荷蘭藝術(shù)家M.C. Escher那幅名為《Drawing Hands》的名畫，兩只手的那種關(guān)系。
今年談EDA工具融入AI已經(jīng)不會再有人表達驚訝了，畢竟國際EDA巨頭們都在持續(xù)做宣傳。IIC Shanghai活動的不少EDA企業(yè)也在談AI。而國內(nèi)EDA與AI技術(shù)結(jié)合的佼佼者，在我們看來是這次再度獲得中國IC設(shè)計成就獎“年度創(chuàng)新EDA公司”的芯行紀科技有限公司。
去年芯行紀在得到“年度技術(shù)突破EDA公司”獎項之際，主推的還是智能布局規(guī)劃工具AmazeFP——這款工具對于AI技術(shù)的應(yīng)用，及云原生特性都給我們留下了深刻的印象。其時芯行紀在接受我們的采訪時就說，AmazeFP絕對不只是個floorplan工具，其中的技術(shù)預(yù)埋不僅是對外秀肌肉，也預(yù)示了產(chǎn)品規(guī)劃。
今年IIC Shanghai再見芯行紀，涵蓋AmazeFP, AmazeSys, AmazeECO, AmazeDRCLite，以及貫穿所有工具的Amaze*-ME機器學習平臺果然就已經(jīng)一字排開了。芯行紀在發(fā)布AmazeFP之時早就做好了規(guī)劃，AmazeFP的技術(shù)預(yù)埋也在此間多有體現(xiàn)。丁渭濱（芯行紀資深研發(fā)副總裁）還在主題演講中預(yù)告了更多工具的到來，可見覆蓋數(shù)字后端EDA全流程是芯行紀志在必得的目標。
而理解芯行紀過去1年發(fā)布的幾款新品，不僅有利于我們認清芯行紀的技術(shù)能力、潛在目標，也能幫助我們觀察國內(nèi)EDA的發(fā)展情況——尤其是國內(nèi)EDA對AI技術(shù)的應(yīng)用，畢竟芯行紀在這方面是相對走在前列的。
智能工具上面，再加個AI平臺
此前芯行紀就說內(nèi)部團隊曾是“全球第一個把機器學習技術(shù)成功應(yīng)用到數(shù)字EDA且產(chǎn)品化的團隊”。最初的AmazeFP作為一款floorplan智能布局規(guī)劃工具，當時就強調(diào)“AI預(yù)測能力”，基于機器學習提前預(yù)測繞通性、時序、功耗，據(jù)此得到更好的PPA、更快的runtime。去年的采訪中，芯行紀還特別提到擁塞感知（congestion aware）、宏單元自動整理對齊都基于AI。
今年2月，芯行紀的AmazeFP產(chǎn)品新增了后綴為ME的迭代：AmazeFP-ME。芯行紀定義這里的“ME”為Machine-Learning EDA，是個智能化機器學習平臺。既然AmazeFP本身就應(yīng)用了AI技術(shù)，新增個“ME”又是怎么回事？
“包括擁塞感知、宏單元自動整理的AI，其實還停留在工具自身的AI層面。簡單來說就是用AI模型去取代工具里面的一些算法，讓工具變得更聰明。這是一個層面。”丁渭濱在采訪中說，“而ME是工具之外的東西，和用戶如何使用工具有關(guān)，幫助用戶更好地使用AmazeFP這個工具?！?/p>
從芯行紀的產(chǎn)品規(guī)劃來看，Amaze*-ME是個機器學習平臺。AmazeFP-ME顯然是該平臺下的首個產(chǎn)品實踐。未來“每款工具都會搭載ME這樣一個AI平臺”。我們對于ME的理解：是基于AI技術(shù)，借助“解空間探索”（solution space exploration），幫助用戶使用工具，自動在更大的空間里“探索”到更優(yōu)的結(jié)果。
“EDA工具很復(fù)雜，整個flow、一堆命令、還有很多option選項要設(shè)置；不同工程師跑出來的結(jié)果都不一樣?！睘榱诉m配、優(yōu)化不同的設(shè)計，“國外領(lǐng)先的EDA公司3、4年前就在做‘解空間探索’?！彼^的解空間探索，大致流程“是用工具的design flow去跑出結(jié)果，基于這些結(jié)果進行反復(fù)學習，以尋找更好的參數(shù)設(shè)置。
“我們的工具直接學習什么是好的layout，如此啟發(fā)我們的工具，就有機會尋找到更好的結(jié)果?！?/p>
丁渭濱形容ME是突破“局部最優(yōu)解”，考量“更遠處”的可能性。“讓工具知道在稍遠一點的地方有更好的解，那么工具就會啟動擴散，在那個更遠的地方再做嘗試，也就能更加逼近全局最優(yōu)解?！鼻皟蓚€月芯行紀刊文《AmazeFP-ME開啟智能EDA之旅》，借助實踐案例探討了AmazeFP-ME，相比于沒有借助解空間探索的AmazeFP，以及手工擺放，在floorplan流程里的效率和結(jié)果差異。
在刊文中提及的案例中，AmazeFP本身能夠在不到2小時的時間里，得到PPA優(yōu)于工程師手工擺放數(shù)周的floorplan方案；而ME則找到多個比默認AmazeFP跑出來結(jié)果更好的floorplan，更重要的是在P&R布局布線流程的最終結(jié)果上，AmazeFP-ME最佳結(jié)果的floorplan后續(xù)仍然表現(xiàn)出最好的PPA——表明AmazeFP-ME與P&R工具（這里選的是后續(xù)會談到的AmazeSys），有著較高的PPA結(jié)果一致性。
這稱得上是相當出色的成果展示了。
AI與云原生技術(shù)預(yù)埋
“ME是我們的機器學習平臺，未來我們會花更多精力把ME打造成能夠適配芯行紀所有產(chǎn)品的方案。”換句話說，不只是AmazeFP，后續(xù)AmazeSys等產(chǎn)品也會加上ME的后綴。不過如前文提及的，ME并不是單純以“插拔”的方式，后接到AmazeFP等工具上的；芯行紀應(yīng)該很早就規(guī)劃了ME平臺，及將其應(yīng)用到各個Amaze*系列產(chǎn)品的目標。憑什么這么說？
這一點丁渭濱雖然在主題演講中沒有提，但在采訪中告訴我們，“跑解空間探索所需時間長”——應(yīng)該是指算力要求高；如此，我們之前強調(diào)的AmazeFP的云原生技術(shù)就派上了用場，“這就要求AmazeFP-ME能在大量機器上并行地跑起來，充分利用好多機支持的能力，也讓ME計算時間大幅縮短。”
去年我們就在采訪中得知，芯行紀是在EDA工具的“最初規(guī)劃”階段，從“底層架構(gòu)設(shè)計”考慮云上EDA的適配和優(yōu)化。當時我們得知的關(guān)鍵信息之一是芯行紀為此開發(fā)了融合多項新型技術(shù)的全新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)通信量的縮減；另外配合scheduling優(yōu)化、并行算法測試驗證、跨操作系統(tǒng)兼容性測試優(yōu)化等，達成云上跨系統(tǒng)和節(jié)點的通信帶寬與數(shù)據(jù)量吞吐平衡。
“ME所指的解空間探索，意味著用戶要在AmazeFP中跑多組design。一般我們大概是跑40-60組，最終找到一個最優(yōu)解。這40-60組放在同一臺機器上跑當然也行，但時間會很久。如果要實現(xiàn)6-8臺機器并行跑，這是需要云原生技術(shù)支撐的。”芯行紀自誕生之日起強調(diào)的AI和云，此時又發(fā)生了完美交匯；如果沒有前期規(guī)劃和技術(shù)預(yù)埋，ME的實現(xiàn)就不會這么快了。
另外有關(guān)AI，以及ME平臺技術(shù)推進值得一提的是，芯行紀在最初構(gòu)建技術(shù)團隊時，就嘗試將EDA與AI專業(yè)人才融合到一起，“每個子團隊都有自己的AI專家”。隨著更多產(chǎn)品問世，尤其ME平臺的發(fā)布，芯行紀對于AI人才的需求理應(yīng)也在提升。
所以丁渭濱這次介紹說，此前研發(fā)AmazeFP產(chǎn)品時主要是團隊或小組配備AI專業(yè)人才，“現(xiàn)在我們工具變多了，像ME就是個整體，我們需要專門的AI團隊，從更廣的角度應(yīng)用到不同的工具中去，所以漸漸就整合了專門的AI團隊來做這樣一件事。”
據(jù)此，我們總結(jié)EDA搭配AI的時代下，芯行紀的優(yōu)勢一方面在技術(shù)與產(chǎn)品規(guī)劃的前瞻性——尤其在AI和云的部分；另一方面在AI人才的著力、研發(fā)經(jīng)驗的積累上；丁渭濱另外補充說，“我們一直在關(guān)注AI技術(shù)能不能給客戶、EDA和產(chǎn)業(yè)界帶來提升，不管是生產(chǎn)力還是PPA的提升。AI其實只是解決痛點的其中一個技術(shù)選項，始終帶著解決痛點的思路來看這件事很重要”——這部分我們總結(jié)為“以需求和客戶為先”。這三點恰好也契合了芯行紀的研發(fā)理念。
持續(xù)建立數(shù)字實現(xiàn)全流程EDA
除了AmazeFP加入ME平臺能力，如前所述，這一年內(nèi)芯行紀還更新了包括AmazeSys、AmazeECO、AmazeDRCLite、Industriallm等產(chǎn)品。除了Industriallm是芯行紀自研的license許可文件管理系統(tǒng)，其他幾個是值得深究的，這里簡單談一談。
去年芯行紀就對我們說，AmazeFP不單是個floorplan工具，其中集合了“布局布線所有的關(guān)鍵點”。丁渭濱也在這次采訪中給出了肯定：“雖然AmazeFP處理的是macro單元，但macro和標準單元之間一定是互相關(guān)聯(lián)的?！薄坝^察擁塞問題，也不可能只看macro單元的擁塞，而是已經(jīng)看到了標準單元的擁塞。”
“所以在確定macro單元位置的時候，標準單元的位置也已經(jīng)算出來了。這其實就是AmazeSys要做的事?！?/p>
在設(shè)計流程上，AmazeSys作為AmazeFP的后一步的工具，是芯行紀真正的P&R布局布線平臺。其發(fā)布自然讓我們聯(lián)想到AmazeFP的技術(shù)預(yù)備——所以AmazeSys去年11月的發(fā)布并不會讓任何人感到意外。除了沿襲自AmazeFP的云原生及AI特性，丁渭濱另外強調(diào)了AmazeSys的3個技術(shù)成就，據(jù)說是最初就設(shè)定的目標。
其一是適配國產(chǎn)先進工藝。目前環(huán)境下，國產(chǎn)工藝線尤其需要追求產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控。所以芯行紀作為國內(nèi)EDA廠商，“花了大量時間去適配國產(chǎn)先進工藝”。很自然地，芯行紀特別推出了AmazeDRCLite工具，基于國產(chǎn)先進工藝做芯片設(shè)計時，碰到DRC（design rule checking）問題及設(shè)計規(guī)則不適配，“這款工具幾乎能全部修掉”。
丁渭濱說AmazeDRCLite的“市場受歡迎程度超出我的想象”。“這表明我們做對了一件事，我們填補了國內(nèi)先進制造工藝在這方面需求的空缺?！?/p>
其二是“全功能模塊”實現(xiàn)，“我們當時設(shè)定的目標一定要是全功能，不能缺失任何一個模塊?！薄翱梢哉fAmazeSys是歷史上第一個由國人在本土，完全從零開始，自主研發(fā)的全功能的布局布線工具，而且實現(xiàn)了商用?！薄斑@也意味著我們可以對產(chǎn)品做快速迭代，未來也會以肉眼可見的速度變得更好。因為自主框架都是我們從頭開始做的，沒有任何外部依賴。”
其三在于與signoff簽核工具保持結(jié)果一致性，“坦白說這項工作很不容易，先進制造工藝的各方面因素都對結(jié)果產(chǎn)生影響，AmazeSys與后續(xù)工具的匹配確保了數(shù)據(jù)輸出時的準確性和一致性?！?/p>
另外一款來自芯行紀的是ECO（Engineering Change Order）工具AmazeECO。芯行紀稱其為“一站式”優(yōu)化修復(fù)工具。ECO本身是相當耗費時間和精力的工作，“業(yè)界目前沒有一個專門的工具來做這件事。通?？傄獱砍兜?-5種不同的工具，這些工具可能還是來自不同的供應(yīng)商?！?/p>
“我們期望AmazeECO這樣一個工具，能夠?qū)iming、power、DRC等的問題，一站式解決?！倍∥紴I特別談到了芯行紀實現(xiàn)ECO“一站式”的關(guān)鍵，“要去（對設(shè)計）做改動的時候，離不開布局布線工具在后面做支撐。如果沒有布局布線技術(shù)支撐，也就做不了完整的ECO，而只能做分析?！边@其實又是個體現(xiàn)芯行紀前期做產(chǎn)品與技術(shù)規(guī)劃長遠布局的例子。
“我們把布局布線、ECO優(yōu)化，加上先進工藝適配的DRC技術(shù)合在一起，同時能夠全盤分析多種場景。所以我們率先做出了這樣創(chuàng)新的一站式ECO修復(fù)工具?！迸c此同時，鑒于覆蓋數(shù)據(jù)量龐大的需求，AmazeECO支持“多機加速”——這是本文再次提到多機加速，它和云原生的底層技術(shù)支撐仍然是密不可分的。
基于對芯行紀這幾個新產(chǎn)品的觀察，多少就能發(fā)現(xiàn)去年芯行紀借助AmazeFP宣傳自家在云和AI技術(shù)兩方面的獨特優(yōu)勢，其實是貫穿到了全部產(chǎn)品的基因中去的。在我們看來，芯行紀是國內(nèi)相當少見的，能夠如此優(yōu)雅地給出產(chǎn)品與技術(shù)間內(nèi)在條理、邏輯完全自洽的一家EDA企業(yè)——這在國際大廠中可能并不罕見，但在國內(nèi)是鳳毛麟角。
丁渭濱告訴我們芯行紀的目標會聚焦數(shù)字后端全流程。從相關(guān)工具的逐步放出也是可以看出端倪的?！艾F(xiàn)在我們還是聚焦到了我們擅長做的事情上，在維持產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的前提下快速開發(fā)符合市場需求的工具?！薄拔覀兿Ｍ麖牟季植季€開始，一步步和合作伙伴一起，解決更多數(shù)字后端的問題，縮小數(shù)字后端EDA軟件國內(nèi)和國外的差距，我相信在不久的將來就能看到?！?/p>
審核編輯：黃飛
?
工商網(wǎng)監(jiān)
評論