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日前，Mentor IC EDA 執(zhí)行副總裁 Joseph Sawicki 來(lái)到中國(guó)，參加一年一度的Mentor Forum 2019北京設(shè)計(jì)技術(shù)論壇。Sawicki在Mentor工作近30年，曾經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)過(guò)Mentor幾條業(yè)界享有盛譽(yù)的產(chǎn)品線，包括Calibre和Tessent等。把脈全球前沿技術(shù)趨勢(shì)，EETOP記者把握難得的機(jī)會(huì)，對(duì)Sawicki進(jìn)行了深度采訪。

Sawicki分享說(shuō)，在參加Mentor技術(shù)論壇之前，他走訪了一些中國(guó)企業(yè)，其中有一家初創(chuàng)公司，剛剛成立兩年，但是半年前他們的AI芯片就已經(jīng)去流片了。他感到驚訝的同時(shí)，也深表自豪，因?yàn)檎菣C(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)，才可以讓該企業(yè)在如此短的時(shí)間內(nèi)取得巨大成功。Sawicki特別強(qiáng)調(diào)地說(shuō)：“人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在下一個(gè)十年將會(huì)給整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)巨大的機(jī)遇，EDA領(lǐng)域需要在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法論上有新的轉(zhuǎn)變。”針對(duì)IC設(shè)計(jì)方法論和驗(yàn)證方法論的升級(jí)，EETOP記者特別提問(wèn)：傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程和人工智能時(shí)代的芯片開(kāi)發(fā)流程有什么區(qū)別。Sawicki介紹說(shuō)：“設(shè)計(jì)層級(jí)方面，要從 RTL 往上走，包括 C++甚至SystemC， 因?yàn)檫@些更高層級(jí)的設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以更好地集成到人工智能開(kāi)發(fā)平臺(tái)上。而傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，可能更關(guān)注的是設(shè)計(jì)上的規(guī)范和架構(gòu)。在人工智能時(shí)代，我們更加需要關(guān)注的是應(yīng)用的驗(yàn)證，這是最重要的，而不是去驗(yàn)證設(shè)計(jì)本身的正確性。”之前我們說(shuō)到SoC集成電路芯片，更多說(shuō)的是芯片的規(guī)格，比如內(nèi)存的大小。而人工智能時(shí)代，未來(lái)設(shè)計(jì)方法論會(huì)有一些顛覆性的改變。這個(gè)時(shí)代的方法論更多的是RTL，然后才在芯片上面進(jìn)行驗(yàn)證，這種驗(yàn)證是為了讓芯片的性能更強(qiáng)。對(duì)于半導(dǎo)體公司來(lái)說(shuō)，最重要的，應(yīng)是著眼于價(jià)值堆棧，必須定制出一些架構(gòu)來(lái)滿足用戶的體驗(yàn)，這樣的原生環(huán)境就是人工智能的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。顛覆性方法論帶來(lái)的IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證改變在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)境中，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候是CPU太慢，有的時(shí)候是GPU功耗太高，應(yīng)該怎么做？這時(shí)候需要找到一個(gè)很好的路勁，就是在原生設(shè)計(jì)環(huán)境當(dāng)中運(yùn)用人工智能，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的用戶體驗(yàn)。HLS（高階綜合）可以作為連接 AI 原生環(huán)境和芯片的橋梁。它可以幫助客戶更好地設(shè)計(jì)架構(gòu)，管理內(nèi)存的分配、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的寬度和縱深，以及決定在里面放置多少管道等。管理好這些因素，才能為垂直應(yīng)用提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的 IC 軟件體驗(yàn)。

針對(duì)HLS（高階綜合），Mentor已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了Catapult軟件高級(jí)綜合（HLS）工具包和生態(tài)系統(tǒng)，包括C/C++/SystemC HLS、HLS驗(yàn)證以及低功耗HLS三大產(chǎn)品線。同時(shí)在整個(gè)Calibre平臺(tái)上增加了AI / ML基礎(chǔ)設(shè)施，并推出了兩種AI / ML技術(shù)，即Calibre Machine Learning OPC（mlOPC）和LFD with Machine Learning。據(jù)了解，該套件基于HLS C ++，提供了對(duì)象檢測(cè)參考設(shè)計(jì)和IP，可幫助設(shè)計(jì)人員快速找到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器引擎的最佳功率、性能和區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。該解決方案還包括一個(gè)完整的設(shè)置，用于構(gòu)建AI / ML演示器平臺(tái)，在FPGA原型板上提供實(shí)時(shí)HDMI饋送。

芯片設(shè)計(jì)的方法論需要發(fā)生轉(zhuǎn)變，驗(yàn)證也同樣需要在方法論上進(jìn)行改變。傳統(tǒng)的集成電路芯片驗(yàn)證的測(cè)試方法就是要測(cè)試規(guī)則、架構(gòu)和規(guī)范等，而在人工智能時(shí)代，更多的是垂直應(yīng)用。需要進(jìn)行的驗(yàn)證是在應(yīng)用層面，也就是說(shuō)需要一些技術(shù)仿真出來(lái)一個(gè) AI 引擎，然后在 CPU 系統(tǒng)上可以把這些數(shù)據(jù)推送到 AI 引擎上面。這樣就會(huì)生成一個(gè)界面，可以產(chǎn)生一個(gè)虛擬的PCI。此外，也可以執(zhí)行用戶想要執(zhí)行的應(yīng)用，包括整個(gè)代碼的處理等。性能、耗能以及數(shù)據(jù)都可以通過(guò)驗(yàn)證獲取。換而言之，也就是沒(méi)到芯片層面就可以理解整個(gè)過(guò)程的性能表現(xiàn)如何。Mentor致力于開(kāi)源IPRFD設(shè)計(jì)中，Mentor也使用了機(jī)器學(xué)習(xí)，可以在云平臺(tái)上面進(jìn)行 Face ID 或者語(yǔ)音識(shí)別。而且知道設(shè)計(jì)的問(wèn)題和產(chǎn)出的限制在哪里，仿真的過(guò)程就可以大大降低。通過(guò)這樣的機(jī)器學(xué)習(xí)，可以仿真出一個(gè)可靠性非常高的庫(kù)或者矩陣。此外，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方式，還可檢驗(yàn)出測(cè)試系統(tǒng)當(dāng)中哪些地方是失敗的，然后把這些和實(shí)體設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)就能夠找出問(wèn)題在哪里，更好地推動(dòng)設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品。Sawicki表示：“我們最終想要做出的IP，不是要在客戶芯片上直接進(jìn)行應(yīng)用，而是更多地幫助客戶有這樣的能力駕馭最新的設(shè)計(jì)方法論。具體在IP領(lǐng)域，Mentor的理念更多的是架構(gòu)層面，也就是開(kāi)源的IP。有了這樣的方式，我們的客戶就已經(jīng)能夠得到優(yōu)化他們?cè)O(shè)計(jì)的起點(diǎn)。我們現(xiàn)在有許多客戶都在用高階綜合的方式來(lái)設(shè)計(jì)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的芯片。比如 NVIDIA ，他們利用這些方法論，一個(gè)很好的益處就是生產(chǎn)效率已經(jīng)提高了50%。更重要的是，他們的驗(yàn)證成本降低了80%。”數(shù)據(jù)中心聚合，看好邊緣計(jì)算那么到底是什么因素在驅(qū)動(dòng)這些變革？Sawicki分析說(shuō)，現(xiàn)在有越來(lái)越多海量的數(shù)據(jù)被移動(dòng)到了網(wǎng)絡(luò)上，無(wú)論是車與車之間的智能網(wǎng)聯(lián)，還是智慧城市、工業(yè)化/消費(fèi)者層面的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等。未來(lái)十年，這些高速數(shù)據(jù)將在網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)數(shù)十倍的增長(zhǎng)，這種高速增長(zhǎng)一定會(huì)轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的 CPU 或者數(shù)據(jù)中心由云進(jìn)行管理的現(xiàn)有架構(gòu)，都是由人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)帶來(lái)的機(jī)遇。除了數(shù)據(jù)聚合之外，現(xiàn)在還有越來(lái)越多的處理和運(yùn)算被移動(dòng)到了邊緣進(jìn)行，未來(lái)六年邊緣計(jì)算每年都會(huì)有成倍的增長(zhǎng)。這些，未來(lái)不管是在云的平臺(tái)還是在其它系統(tǒng)當(dāng)中都可以大大提高系統(tǒng)的效率。

邊緣端連接設(shè)備的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)190%這些機(jī)遇會(huì)給市場(chǎng)帶來(lái)哪些不同影響？根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，人工智能可以助力半導(dǎo)體公司從技術(shù)堆棧當(dāng)中獲得高達(dá)40%-50%的產(chǎn)值，移動(dòng)端時(shí)代只是為半導(dǎo)體行業(yè)提供價(jià)值20%的產(chǎn)值。對(duì)于芯片客戶來(lái)說(shuō)，可能會(huì)把越來(lái)越多的芯片放在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理，或是放在邊緣進(jìn)行處理。對(duì)于風(fēng)投公司來(lái)說(shuō)，自2001年互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅后，風(fēng)投公司已經(jīng)大大降低了集成電路行業(yè)的投入。不過(guò)近幾年，風(fēng)投資金有了很大的回歸和劇烈的增長(zhǎng)，并且很多公司都已經(jīng)著眼于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)。對(duì)于芯片設(shè)計(jì)公司來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)機(jī)遇都會(huì)發(fā)生在邊緣，面對(duì)這一顛覆性的市場(chǎng)，必須要做出一些改變。

Mentor仿真+西門子技術(shù)，強(qiáng)勢(shì)布局汽車市場(chǎng)Mentor是在2016年被西門子收購(gòu)的。在收購(gòu)當(dāng)年，業(yè)界各種聲音，揣測(cè)Mentor緣何被收購(gòu)。有認(rèn)為是西門子為將來(lái)布局汽車電子市場(chǎng)而做的努力。今天看來(lái)，Mentor對(duì)西門子進(jìn)軍AI領(lǐng)域起到了很大的推動(dòng)作用。一方面，Mentor在被西門子收購(gòu)之前在汽車行業(yè)表現(xiàn)的就很出色。Mentor有很多IC設(shè)計(jì)的工具，這些工具可以很好地提供給整車廠的供應(yīng)商。在被西門子收購(gòu)以后Mentor又開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，還有模式分析方面的 OPC，需要有數(shù)千個(gè)CPU 24 小時(shí)不間斷地跑，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)提高效率，可以把整個(gè)時(shí)間和復(fù)雜性降低 3-4 倍。西門子過(guò)去這些年里在數(shù)字化雙胞胎技術(shù)（Digital Twin）方面一直在下大力氣去做。現(xiàn)在，通過(guò)Mentor的仿真系統(tǒng)與西門子的技術(shù)整合以后，通過(guò)Mentor的虛擬驗(yàn)證方式生成自動(dòng)駕駛在虛擬環(huán)境中所產(chǎn)生及處理數(shù)據(jù)的過(guò)程，之后將虛擬設(shè)備與西門子Simcentor Amesim機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真平臺(tái)相連接，一方面是Veloce仿真整個(gè)芯片平臺(tái)，一方面是Amesim仿真整個(gè)動(dòng)力總成和底盤系統(tǒng)平臺(tái)。通過(guò)雙方交互，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電子和機(jī)械一體化的仿真驗(yàn)證過(guò)程，可以讓 OEM 廠商在虛擬環(huán)境下直接了解車輛的性能。有了這樣的連接，最后的仿真和設(shè)計(jì)就可以達(dá)到一個(gè)非常高的表現(xiàn)和可靠性。據(jù)了解，目前在電氣和機(jī)械方面已經(jīng)都可以在設(shè)計(jì)上完成。打造成功產(chǎn)品的三個(gè)關(guān)鍵Sawicki有敏銳的市場(chǎng)洞察力，在打造市場(chǎng)成功產(chǎn)品方面有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)和成功案例。對(duì)于如何做出有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的特色產(chǎn)品，Sawicki分享到：“首先我們必須要有一批非常具有熱情的開(kāi)發(fā)者，這些開(kāi)發(fā)者希望能夠向市場(chǎng)提供能夠帶來(lái)不同的產(chǎn)品，產(chǎn)品要能夠帶來(lái)不同才是價(jià)值所在。其次，這些工程師團(tuán)隊(duì)必須非常密切地和客戶一起工作，因?yàn)檫h(yuǎn)離客戶的話就根本無(wú)法找到很好的解決問(wèn)題的方式。最后，我們要找準(zhǔn)客戶最困難的問(wèn)題在哪里，就像 Calibre 的設(shè)計(jì)和 Tessent 的測(cè)試，我們要找到每個(gè)產(chǎn)品最重要的關(guān)鍵問(wèn)題在哪里。如果能夠做到上述這三點(diǎn)，成功的概率就會(huì)非常大。”