重新制作硅能解决全球芯片短缺问题吗

在最近的记忆中，半导体在推动电子行业经济框架方面变得如此重要。随着全球芯片短缺，这一点已经变得非常明显，这继续困扰着从汽车到消费电子产品的行业部门。

除了阻碍全球经济增长并让全球消费者和企业的生活变得困难外，制造能力的不足也是不平衡的，对传统工艺节点的影响远远超过中等性能节点。

虽然半导体专家一直在努力寻找解决方案的范围，但情况似乎无法解决——简单地说，半导体极难设计和制造;由于缺乏灵活性，供应链效应很难吸收。

进入硅重制，这是一个新的人工智能驱动的设计框架，有可能改变全球芯片供应链。要理解如何做到这一点，我们必须承认问题的根源：制造能力的不平衡。基于传统硅技术构建的工艺节点供不应求。随着它们的耗尽，使用过去的技术来补充它们不再是一个可行的选择。

与此同时，市场上充斥着12至16纳米（nm）之间的中等性能节点。这意味着每年有多达25万片晶圆（占全球产能的10%）闲置。芯片供应危机为重新利用和重新定位旧芯片以达到这种可用容量提供了强有力的经济理由 - 换句话说，在节点之间移动芯片设计。

那么，为什么不将这些旧设计转移到不同的工艺节点呢？与其他产品不同，这些半导体产品专为传统硅技术而设计。虽然重新设计它们对于人类芯片设计师来说是一个极其复杂、昂贵和劳动密集型的过程（除了人才短缺），但人工智能 （AI） 提供了一种吸收这个过程和市场过剩产能的方法。

老即新：硅重制的概念

随着芯片短缺的持续存在，我们无法回避这样一个事实，即在不久的将来，更多的行业将使用硅技术，而那些已经使用它的行业，如汽车，将需要更多。这意味着公司将不得不开始设计芯片，以考虑未来重新映射或重新制作到新技术的需求。

为了帮助世界吸收过剩产能，整个半导体设计过程需要变得更加灵活。在 Synopsys，我们使用人工智能算法来帮助重新优化不同节点的现有芯片——只需几周而不是几个月。

这一切都始于好奇心。人工智能能否学习如何针对某种硅技术优化设计，然后利用这种学习将设计重新优化为另一种技术，同时保持质量水平？一轮实验向我们表明，它可以。我们使用AI将40nm设计重新优化为10nm，并取得了出色的结果。我们称之为硅重制。

它不仅仅是将现有设计重新优化到新节点：重新制作还可以根据客户需求与现有设计的衍生产品一起使用，无论是用于相同还是不同的技术，例如更新 IP 版本、添加或删除功能，或尝试实现不同的性能与功耗权衡。

迁移到新节点可以打开容量和优化潜力。它延长了原始设计的寿命，而原始设计可能是许多辛勤工作的成果，并具有直接从中学习的额外好处。最终，这将为设计可以轻松重新制作的新芯片的目标提供信息。

人工智能如何将旧芯片重塑为新产品

硅重制是人工智能提供清晰业务解决方案的一个主要例子。如今，人工智能驱动的芯片设计解决方案已被证明可以更快地实现功耗、性能和面积（PPA）目标，并且整个设计团队的工程工作量显著减少。人工智能可以为公司节省数百万美元，否则这些资金将花费在效率较低的流程上，或者由于芯片短缺的中断而损失。

不可能性视界——由摩尔定律的放缓所维持——将不可避免地受到材料、设备、软件和建筑的快速发展的影响。我们所处的这个“SysMoore”时代为创新提供了前所未有的机会。自主设计工具的出现——将数百种由人工智能精确引导的算法融合在一起的超级工具——为电路设计人员提供了新的机会和新一波的建筑活力。

芯片设计过程使用自动化工具在设计进入晶圆厂之前对其进行仿真和验证，以数字格式呈现芯片。假设设计成为现实，人工智能可以吸收原始设计并重新设计它以用于新的制造工艺。当芯片在设计时考虑到重新制作时，人工智能也将能够提供衍生设计以及完整的重制。

为什么硅重制对于构建未来产能至关重要

重新制作代表了一个近期和长期的解决方案，因为它既创造了物理能力，又创造了对设计的更深入理解。将设计从旧节点移动到新节点可释放旧节点上的容量。这个过程教会了我们技术之间的设计、工具和相似之处。

正如行业对话所指出的那样：当你可以通过使用人工智能来完成将旧的（但好的）设计迁移到现代等效设计的繁重工作时，为什么要花一大笔钱为旧技术建造新的晶圆厂呢？

鉴于各行各业（包括但不限于汽车）对芯片的需求不断增长，目前的短缺不是一个暂时的问题，而是一个重新思考未来半导体路线图的机会，具有灵活性、可选性和个性化。

解决这个问题需要业界的共同努力，并产生重大影响。与此同时，重新制作已经大大有助于重新平衡世界扭曲的制造能力，预计未来几年将继续这样做。

审核编辑：郭婷