用AI设计芯片已大势所趋 三星电子将AI应用于芯片自主设计

当前，在极其复杂的半导体设计任务中，人工智能（AI）正在迅速成为芯片工程师的得力助手。今年初以来，伴随ChatGPT火热起来，以及GPT-4的发布，全球各大科技巨头均加快了生成式AI的研究与应用。用AI设计芯片，已经成为大势所趋。

近日，据韩国经济日报，三星电子已计划在其芯片制造过程中使用人工智能和大数据技术，以提高生产率并改善产品质量。根据该计划，三星将寻求将人工智能技术应用于DRAM设计自动化、芯片材料开发、晶圆代工良率提升、量产和芯片封装。该公司希望其AI技术确定不必要的晶圆损耗原因，优化基于AI技术的制造工艺并分析DRAM产品缺陷。

据悉，6月初，三星电子就正式启动了大语言模型（LLM）的开发工作，这是一种基于人工智能的技术，可以生成各种自然语言文本，如对话、文章、代码等。而三星的目标是在7月末完成初期开发，并将其用于内部任务，如软件开发、文件摘要和语言翻译。

毫无疑问，三星开发自有AI大语言模型具有重要意义：一是提高生产力和效率，即人工智能可以帮助三星缩短软件开发和半导体设计的周期，减少人力成本和时间成本，提高竞争力；二是保护核心技术数据，人工智能需要大量的数据来学习和生成文本，如果使用第三方的生成式AI，可能会导致数据泄露或被滥用。

设计芯片必须经过物理形式设计、评估、测试，从模拟设计到实现可能需要数年时间，同时芯片设计要不断优化效能、功耗、面积（PPA），以最大限度地减少用电量、提高处理速度，并生产出尽可能小的芯片。

若使用传统工具优化PPA，不但速度缓慢且劳动强度大，通常只能略微改进PPA。而利用先进的AI工具的辅助，可以发现增加功耗、影响性能或低效使用空间的放置错误，然后AI工具进行模拟测试和改进。AI工具可以从先前的迭代中学习改进PPA，直到达到极限。随着大语言模型研究不断深入，利用先进AI技术设计芯片，甚至设计出比人类采用传统EDA工具更先进的芯片。

实际上，三星此前已经使用新思科技基于人工智能的突破性技术——DSO.ai，用于其先进移动芯片设计，自主实现了更高频率和更低功耗。最近，纽约大学Tandon工程学院研究人员更是通过与GPT-4进行19轮对话，便设计出微处理芯片。因此，人工智能将成为未来科技创新的重要抓手，特别是开发自有AI大语言模型可以增强自主创新能力和国际竞争力。

值得一提的是，人工智能参与芯片设计还将带来巨大应用效益：一是制造更新更好的芯片，特别是10纳米以下的芯片设计成本高昂，而高级AI工具可以比传统方法更快地设计芯片，从而降低制造成本。

二是改进成熟芯片。先进的人工智能工具可以辅助芯片制造商能够更快、更便宜地实现芯片缩微化工艺。

三是填补芯片人才缺口。一直以来，全球芯片产业就面临着芯片人才缺乏的难题，而作为弥补人才缺口的一种方式，高级AI工具在芯片产制中的重要性日益增加，特别是在芯片的物理电路设计上。

德勤预测，2023年全球领先的半导体公司可能会为设计芯片，投入3亿美元于在内部与协力厂商的AI工具上；且未来四年，所投入的3亿美元资金，可能会以每年20%的速度成长，至2026年将超过5亿美元。而由AI软体工具设计的芯片，可能价值数十亿美元，远超过厂商投入的成本，带来意义重大的超额投资回报。