最近兩年，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期呈現(xiàn)不斷縮短趨勢(shì)，以手機(jī)為例，傳統(tǒng)上9個(gè)月左右出一款新機(jī)型，但是現(xiàn)在中國(guó)手機(jī)品牌可以做到4個(gè)月出一款新機(jī)型，且這樣的新機(jī)型并非簡(jiǎn)單的外觀、存儲(chǔ)容量升級(jí)，而是要增加新的創(chuàng)新功能，這對(duì)提供新功能的IC業(yè)者提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，他們不僅需要在內(nèi)部改革產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，更在外部需要得到EDA廠商的支持，那么，EDA廠商又是如何幫到他們的呢？

“近幾年汽車(chē)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)越來(lái)越大，不僅要采用大量半導(dǎo)體器件，更要加快芯片開(kāi)發(fā)，未來(lái)新車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期將縮短到2~3年，但傳統(tǒng)芯片開(kāi)發(fā)周期都在2年，而且高端車(chē)型軟件代碼量高達(dá)1億行！該如何應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)？”在近日珠海召開(kāi)的ICCAD2018上，新思科技中國(guó)區(qū)副總經(jīng)理王禮賓在主題演講中剖析了IC業(yè)者面臨的挑戰(zhàn)后指出，“人工智能技術(shù)將全面展開(kāi)，目前人工智能芯片算力還很低，要大幅度提升人工處理芯片性能，就必須在人工智能芯片架構(gòu)上做創(chuàng)新。”

此外，他指出其他行業(yè)也有高性能需求，例如，在仿真新藥分子結(jié)構(gòu)的時(shí)候，超級(jí)計(jì)算機(jī)需要花數(shù)小時(shí)來(lái)測(cè)算其在一毫秒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)行為，速度可達(dá)Z級(jí)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)即每秒1021 次浮點(diǎn)運(yùn)算，所以現(xiàn)在處理器還需要大幅度提升處理能力。

性能要提升，功耗要下降，設(shè)計(jì)周期還要縮短，這些以往看似不可能完成的任務(wù)現(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)，如何突破挑戰(zhàn)？他表示要應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)，必須注重計(jì)算架構(gòu)及處理器設(shè)計(jì)的突破，加強(qiáng)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)和優(yōu)化，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和方法，圖靈獎(jiǎng)得主David A. Patterson曾表示現(xiàn)在是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的黃金時(shí)代，專(zhuān)為處理特定型計(jì)算問(wèn)題而定制的革命性新硬件架構(gòu)和新軟件問(wèn)題正等待著我們的去開(kāi)發(fā)。

實(shí)際上，新思科技已經(jīng)推出能在供應(yīng)鏈中輕松共享架構(gòu)性能要求的虛擬原型關(guān)鍵技術(shù)。例如最近發(fā)布的Platform Architect?解決方案采用了任務(wù)圖生成器（TGG）技術(shù)，可自動(dòng)從軟件應(yīng)用程序中提取關(guān)鍵性能特征，從而支持架構(gòu)探索，優(yōu)化下一代多核系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）的性能和功率。

日本電裝公司基礎(chǔ)電子研發(fā)部門(mén)的項(xiàng)目經(jīng)理Takashi Abe就表示：“為了應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的軟件內(nèi)容，汽車(chē)電子系統(tǒng)中越來(lái)越多地使用多核架構(gòu)。使用Platform Architect中的TGG功能，我們能夠捕獲現(xiàn)有軟件的關(guān)鍵特征，得出高度準(zhǔn)確的下一代多核架構(gòu)的性能。在早期的規(guī)劃階段中使用這種方法，我們就能夠確保系統(tǒng)規(guī)格滿足這些應(yīng)用程序苛刻的性能要求?！?/p>

使用Platform Architect，半導(dǎo)體供應(yīng)商就能根據(jù)系統(tǒng)客戶的軟件應(yīng)用程序要求定義下一代SoC的架構(gòu)規(guī)格。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以映射TGG生成的軟件工作負(fù)載模型，得到任務(wù)圖，以便處理SoC中的資源。這允許他們?cè)陂_(kāi)發(fā)周期之初就探索、分析和優(yōu)化下一代多核SoC架構(gòu)的性能和功率。因?yàn)槿蝿?wù)圖是抽象的工作負(fù)載模型而不是真實(shí)的軟件，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠更輕易地按照可執(zhí)行規(guī)格與半導(dǎo)體供應(yīng)商共享這些內(nèi)容，改善供應(yīng)鏈中的合作。

王禮賓表示采用新思科技的虛擬原型軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)后，可將未來(lái)智能汽車(chē)5-7年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期壓縮到2-3年之內(nèi)。

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高屋建瓴，新思科技如何幫助本土IC企業(yè)加速設(shè)計(jì)

新思科技全球資深副總裁暨亞太總裁林榮堅(jiān)表示中國(guó)現(xiàn)有1600多家IC公司中絕大多數(shù)是年?duì)I業(yè)額在1億以下的，這些企業(yè)應(yīng)該思考自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，然后確定合理的產(chǎn)品定位和市場(chǎng)。

新思科技1995年落戶中國(guó)，2004年協(xié)助大唐電信完成中國(guó)第一款SoC， 23年來(lái)我們一直幫助本土IC設(shè)計(jì)公司，現(xiàn)在設(shè)計(jì)業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)，新思科技不但提供大量經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的IP ，更從軟硬件協(xié)同、封裝、虛擬原型方面加速I(mǎi)C設(shè)計(jì)。

在本次ICCAD技術(shù)分論壇上，新思科技中國(guó)區(qū)技術(shù)應(yīng)用總監(jiān)關(guān)逸基以及新思科技華南區(qū)IP銷(xiāo)售總監(jiān)鐘香建都從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面介紹了新思科技如何幫助本土AI與汽車(chē)電子IC企業(yè)加速設(shè)計(jì)。

關(guān)逸基表示谷歌阿法狗、阿法元的示例給EDA產(chǎn)業(yè)帶來(lái)很多啟發(fā)，“我們也在思考如何通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)提升IC設(shè)計(jì)效率和降低成本，尤其是最近兩年，雖然摩爾定律放慢了，但是我們看到，客戶設(shè)計(jì)的晶體管數(shù)量卻還在依據(jù)這個(gè)定律增長(zhǎng)，還有，我們看到臺(tái)積電的7nm芯片design rule比16nm增加了一倍，芯片復(fù)雜度提升很多，但設(shè)計(jì)周期卻在縮短，這就給設(shè)計(jì)師提出了很多挑戰(zhàn)，因此我們?cè)谙胧欠窨梢酝ㄟ^(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)提升設(shè)計(jì)效率?！彼赋觥！捌鋵?shí)人類(lèi)設(shè)計(jì)師就是不斷修正錯(cuò)誤的過(guò)程中提升設(shè)計(jì)能力的，基于這個(gè)思路可以用機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)?！?/p>

機(jī)器學(xué)習(xí)如何幫助IC設(shè)計(jì)？關(guān)逸基表示其實(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)的本質(zhì)是從大數(shù)據(jù)總抽取出屬于我們自己的數(shù)據(jù)，建立一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，然后通過(guò)不斷的迭代來(lái)優(yōu)化結(jié)果，這樣可以建立一個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的模型。

他以新思科技靜態(tài)時(shí)序工具PrimeTime為例，解釋機(jī)器學(xué)習(xí)如何提升IC設(shè)計(jì)三大挑戰(zhàn)之一—時(shí)序分析挑戰(zhàn)，他表示PrimeTime不但有時(shí)序分析功能，它還有先進(jìn)工程變更指令(Engineering Change Order，ECO)技術(shù)幫助降低芯片功耗。

采用機(jī)器學(xué)習(xí)之后，PrimeTime通過(guò)迭代來(lái)優(yōu)化功耗指標(biāo)。“我們會(huì)在設(shè)計(jì)中加入一些裕量，然后不斷通過(guò)篩選更好的設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果，到時(shí)序收斂完成時(shí)可以裕量收回來(lái)，把功耗優(yōu)化到最好?！?/p>

據(jù)他透露，經(jīng)過(guò)這樣機(jī)器學(xué)習(xí)后的設(shè)計(jì)效率可以提升4.2倍！即便設(shè)計(jì)需求不同，但是平均下來(lái)，設(shè)計(jì)面積和功耗優(yōu)化可以5到10倍平均提升。他認(rèn)為機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)成為解決高復(fù)雜度、高成本挑戰(zhàn)的強(qiáng)大技術(shù)，具有顛覆性的潛力。

目前，一顆復(fù)雜的SoC芯片往往包含很多IP，IP也成為制約IC設(shè)計(jì)的一個(gè)瓶頸，作為全球第一大芯片接口IP供應(yīng)商，新思科技如何幫助AI和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的本土企業(yè)呢？

在11月30日上午舉行的IP與IC設(shè)計(jì)分論壇上，新思科技華南區(qū)IP銷(xiāo)售總監(jiān)鐘香建從IP的角度介紹了新思科技提供的人工智能相關(guān)IP技術(shù)解決方案。

他認(rèn)為人工智技術(shù)未來(lái)應(yīng)用呈現(xiàn)急速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2018年AI市場(chǎng)規(guī)模是18億美元，到2022年就暴漲到160億美元，到2021年，主流智能手機(jī)都具會(huì)有AI處理功能，到2022年數(shù)據(jù)中心50%的處理器使用AI功能，到2022年20% IoT設(shè)備中將具有AI功能，而目前AI的主要應(yīng)用包括場(chǎng)景、數(shù)據(jù)中心、汽車(chē)電子、5G等等，這樣的前景自然吸引了大量IC設(shè)計(jì)公司進(jìn)入，在AI SoC設(shè)計(jì)方面，他認(rèn)為存在以下挑戰(zhàn)：

1、專(zhuān)用處理能力：異構(gòu)架構(gòu)、大規(guī)模并行計(jì)算，大量矩陣運(yùn)算等等；

2、存儲(chǔ)性能：容量和帶寬限制、緩存一致性，減少數(shù)據(jù)搬移；

3、實(shí)時(shí)連接：-可靠可配置的實(shí)時(shí)連接能力、實(shí)時(shí)對(duì)接傳感器數(shù)據(jù)如圖像、音頻、云等等，包括跟云之間的及時(shí)性連接性等，此外對(duì)功耗還有要求。

他表示，針對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，新思科技提供完整的DesignWare IP解決方案，涵蓋ARC處理器、DDR、USB、CCIX等基于不同工藝及協(xié)議的上百個(gè)IP，極大得滿足了AI芯片公司的各種需求。

他進(jìn)一步解釋說(shuō)新思科技提供的是完整IP解決方案，除了提供經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的處理器和標(biāo)準(zhǔn)處理器IP外，針對(duì)AI的預(yù)處理和后處理，新思科技還提供集成的加速器，以及深度定制的模塊例如浮點(diǎn)乘法器，深度優(yōu)化AI算法，根據(jù)客戶應(yīng)用不同，客戶可以利用ASIC套件去開(kāi)發(fā)相應(yīng)的AI的加速器。

對(duì)于片內(nèi)存儲(chǔ)需求以及大量存儲(chǔ)和并行運(yùn)算，都有相應(yīng)的支持，可以加速SoC 的主頻，此外還提供云端解決方案，所以新思科技提供整套AI解決方案。

他以汽車(chē)電子設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明新思科技如何提供對(duì)IC廠商的支持，他指出未來(lái)三年增長(zhǎng)最大的是經(jīng)過(guò)認(rèn)證的汽車(chē)ADAS SoC，從汽車(chē)電子架構(gòu)發(fā)展來(lái)看，第二代汽車(chē)電子架構(gòu)產(chǎn)生變化，分成幾個(gè)域，例如車(chē)身、動(dòng)力系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)等，這幾個(gè)域盡量要獨(dú)立，在通過(guò)車(chē)規(guī)認(rèn)證的時(shí)候復(fù)雜度降低。隨著輔助駕駛的要求越來(lái)越高，第三代是我們現(xiàn)在處于的階段，對(duì)各個(gè)域之間的協(xié)同提出了新的要求，只有各個(gè)域之間的協(xié)同才能完成更復(fù)雜的功能，但同時(shí)也要盡量保持獨(dú)立，以確保車(chē)載的安全性。第四代也是我們未來(lái)的一代，為了滿足自動(dòng)駕駛需求，整個(gè)車(chē)載系統(tǒng)將是一個(gè)融合的系統(tǒng)，第四代是將傳統(tǒng)的域融合在一起。

他認(rèn)為車(chē)載電子IC最大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是車(chē)規(guī)認(rèn)證，而新思科技可以提供經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證的安全認(rèn)證的IP解決方案，這些IP都是完整的車(chē)規(guī)型解決方案，可以保證IP開(kāi)發(fā)，幫助客戶快速拿到車(chē)規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

他表示新思科技ARC處理器，MIPI、DDRLPDDR等都經(jīng)過(guò)了ACQ100的認(rèn)證，此外一些模擬IP也獲得了車(chē)規(guī)認(rèn)證。

他強(qiáng)調(diào)新思科技在保證車(chē)規(guī)認(rèn)證情況下去完成IP開(kāi)發(fā)。另外，交互界面也可以按照要求給客戶提供集成硬件以及失效模型的診斷。

林榮堅(jiān)表示從這個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，IC設(shè)計(jì)的主導(dǎo)已經(jīng)fabless公司轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)公司，轉(zhuǎn)移到提供服務(wù)應(yīng)用的公司上，未來(lái)很多系統(tǒng)公司或者提供服務(wù)的公司都將開(kāi)始做IC芯片，而系統(tǒng)公司和服務(wù)公司做IC和fabless有完全不同的思路，未來(lái)純粹的fabless公司要成功會(huì)很困難，如果大力支持系統(tǒng)公司和服務(wù)型公司，則這樣公司成功的概率很大。

科技的發(fā)展就像是一場(chǎng)永無(wú)止境的變革，芯片和軟件正在驅(qū)動(dòng)著變革， 新思科技將兩者結(jié)合，將人工智能嵌入芯片設(shè)計(jì)來(lái)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的融合與創(chuàng)新，與合作伙伴共同迎接全面智能化的時(shí)代。