【ZiDongHua 之設(shè)計(jì)自動(dòng)化收錄關(guān)鍵詞：Cadence   人工智能   AI   半導(dǎo)體  傳感器  電動(dòng)汽車 】
　　
　　系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化：超越芯片級(jí)的思考
　　
　　本文翻譯轉(zhuǎn)載于：Cadence blog
　　
　　作者：Steve Brown
　　
　　在系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化芯片對(duì)于實(shí)現(xiàn)峰值性能、效率和系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要。
　　
　　伴隨著摩爾定律的收益遞減問題，單純地通過過渡到最新工藝節(jié)點(diǎn)已不再能保證為迭代產(chǎn)品帶來更為實(shí)質(zhì)性的功耗、性能改進(jìn)或成本降低。相反，目前的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到對(duì)整體設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化，從布線到熱能管理和功耗預(yù)算，這已成為實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)步的基本要求。
　　
　　這個(gè)復(fù)雜而昂貴的工作流程涵蓋多個(gè)學(xué)科：設(shè)計(jì)、原型、測試、跨越多次迭代的精化、驗(yàn)證和最終制造。這是一個(gè)需要對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行大規(guī)模重組的工作流程——從以往的順序交付轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)組件的同時(shí)設(shè)計(jì)。
　　
　　隨著越來越多的系統(tǒng)公司自行設(shè)計(jì)芯片，半導(dǎo)體公司也開始交付軟件棧，優(yōu)化也擴(kuò)展到軟件層面。盡管這種方法已取得了許多卓越成果，并使終端產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)性差異化成為可能，然而系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的下一個(gè)巨大飛躍則要求我們比以往任何時(shí)候都需要思考得更深、更廣泛、更全面。我們需要針對(duì)終端設(shè)備、最終用戶、環(huán)境和不斷發(fā)展的市場進(jìn)行優(yōu)化——重新定義我們所說的“系統(tǒng)級(jí)”，涵蓋面從芯片到整個(gè)終端產(chǎn)品的一切，它可能是一部智能手機(jī)、一輛汽車甚至是整個(gè)數(shù)據(jù)中心。
　　
　　1
　　
　　全局思考
　　
　　這并不是一個(gè)新的想法——例如在汽車工業(yè)領(lǐng)域，人們關(guān)注汽車芯片和硬件的設(shè)計(jì)，探索針對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車和各個(gè)零部件的優(yōu)化技術(shù)，以適應(yīng)智能駕駛、汽車電池和全球各國的采購政策，并關(guān)注其整體的生命周期成本。
　　
　　而借助 Cadence Optimality Intelligent System Explorer，我們首次將設(shè)計(jì)中的優(yōu)化引入芯片設(shè)計(jì)。但如果說汽車行業(yè)一直關(guān)注電動(dòng)汽車的整體設(shè)計(jì)，而 Cadence 軟件是用來創(chuàng)造用于電動(dòng)汽車的技術(shù)，那我們的角色為什么要僅僅停留于芯片設(shè)計(jì)呢？將“系統(tǒng)級(jí)層面”擴(kuò)展到電動(dòng)汽車的整個(gè)電子系統(tǒng)、傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)、車身的形狀和結(jié)構(gòu)材料、電動(dòng)汽車的車身輪廓、以及未來維護(hù)和升級(jí)的方便程度，這是非常合理且有意義的。
　　
　　在這個(gè)尺度上，或許我們接近了混沌理論——每個(gè)元素都相互作用，相互影響。例如，如果優(yōu)化了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改變了車身的形狀，電子設(shè)備是否需要以某種方式重新優(yōu)化？甚至電動(dòng)汽車最終使用的環(huán)境條件也可能影響我們?cè)O(shè)計(jì)某些系統(tǒng)的方式。
　　
　　上述都只是猜測，但這確實(shí)是自然界的運(yùn)作方式。如今的動(dòng)物和植物已經(jīng)進(jìn)化到在隔離和更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)中——從細(xì)胞到行星——發(fā)揮最佳功能。以北極熊為例，數(shù)十萬年來，它擁有完美優(yōu)化的能量保存和熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠在零下 50 華氏度的低溫，并且在沒有食物的情況下生存長達(dá)半年。然而今天，擁有完美優(yōu)化的北極熊數(shù)量在全球范圍內(nèi)迅速減少。預(yù)計(jì)到 2050 年，它們的數(shù)量將減少 30%。殘酷的現(xiàn)實(shí)就是北極熊已經(jīng)不能適應(yīng)它所居住環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)了。
　　
　　2
　　
　　不要揣測，讓仿真說話
　　
　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)與自然演化不同，我們擁有更快的迭代和進(jìn)化能力。但現(xiàn)實(shí)世界中的迭代設(shè)計(jì)是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的工作，而且即便如此，你也永遠(yuǎn)不知道自己是否真正實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。傳統(tǒng)的系統(tǒng)開發(fā) V-model 將實(shí)施放在了生命周期的中間，而當(dāng)你開始推斷出如此巨大的規(guī)模和看似無限的需求與變量時(shí)，在物理世界中構(gòu)建任何事物只會(huì)限制系統(tǒng)作為一個(gè)整體的優(yōu)化。
　　
　　解決方案是在設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行仿真。但即使是最簡單的設(shè)計(jì)，仿真任何如此復(fù)雜的事物仍然很難。在過去的幾年里，我們嘗試將人工智能（AI）應(yīng)用于每個(gè)特定領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工具，幫助客戶在加速設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證極其復(fù)雜的系統(tǒng)方面取得了突破性的進(jìn)展。
　　
　　對(duì)工程師來說，這改變了他們的生活。過去 30 年里，他們一直遵循著輸入、輸出、分析、調(diào)整參數(shù)的流程，不斷重復(fù)，直到幾周、幾個(gè)月、甚至可能幾年之后，才能達(dá)到一個(gè)類似優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果。而在人工智能驅(qū)動(dòng)的仿真中，這個(gè)迭代過程可以縮短到只需要幾天甚至幾個(gè)小時(shí)。
　　
　
　　
　　Cadence 已經(jīng)將其專業(yè)知識(shí)擴(kuò)展到包括計(jì)算流體力學(xué)（CFD）在內(nèi)的領(lǐng)域，用于表征物理產(chǎn)品內(nèi)部和周圍液體、氣體的流動(dòng)，以及分子仿真等領(lǐng)域。通過為完整系統(tǒng)開發(fā) AI，Cadence 正在嘗試打破常規(guī)，提供全面的系統(tǒng)優(yōu)化方法——一個(gè)超越芯片級(jí)的，同時(shí)考慮到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和應(yīng)用等所有方面的方法。
　　
　　借助 Cadence 所獨(dú)有的優(yōu)勢，我們正在開發(fā)一種真正集成的優(yōu)化方法，通過杰出的設(shè)計(jì)和極具競爭力的承諾，幫助客戶實(shí)現(xiàn)多個(gè)維度的同步優(yōu)化。這一前景無限的領(lǐng)域，值得您持續(xù)關(guān)注！
　　
　　關(guān)于 Cadence
　　
　　Cadence 是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者，擁有超過 30 年的計(jì)算軟件專業(yè)積累。基于公司的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略，Cadence 致力于提供軟件、硬件和 IP 產(chǎn)品，助力電子設(shè)計(jì)概念成為現(xiàn)實(shí)。Cadence 的客戶遍布全球，皆為最具創(chuàng)新能力的企業(yè)，他們向超大規(guī)模計(jì)算、5G 通訊、汽車、移動(dòng)設(shè)備、航空、消費(fèi)電子、工業(yè)和醫(yī)療等最具活力的應(yīng)用市場交付從芯片、電路板到完整系統(tǒng)的卓越電子產(chǎn)品。Cadence 已連續(xù)九年名列美國財(cái)富雜志評(píng)選的 100 家最適合工作的公司。如需了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問公司網(wǎng)站 www.cadence.com。
　　
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