由于 AI 芯片的硬件與軟件之間存在高度復(fù)雜且相互依賴的關(guān)系，定制 AI 芯片已成為當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)中資金投入最高、風(fēng)險(xiǎn)最大的研發(fā)項(xiàng)目之一。一旦設(shè)計(jì)需要重新設(shè)計(jì)進(jìn)行二次流片，成本還會(huì)大幅攀升，甚至?xí)礤e(cuò)失融資機(jī)會(huì)、產(chǎn)品上市延期以及由此導(dǎo)致的市場份額流失等嚴(yán)重后果。

隨著越來越多的芯片公司和初創(chuàng)企業(yè)投入到 AI 芯片開發(fā)中，一次流片成功已經(jīng)成為技術(shù)、財(cái)務(wù)和商業(yè)層面的剛性要求。

以下是開發(fā) AI 芯片時(shí)實(shí)現(xiàn)一次流片成功的十條驗(yàn)證有效的策略：

1. 優(yōu)先開展早期架構(gòu)探索

從一開始就對 AI 芯片架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，往往能夠帶來顯著回報(bào)。借助新思科技 Platform Architect 等先進(jìn)的建模與仿真工具進(jìn)行早期架構(gòu)探索，可以允許團(tuán)隊(duì)評估算力、存儲(chǔ)與互連的不同配置方案及其權(quán)衡取舍。從而針對特定 AI 工作負(fù)載對性能和功耗進(jìn)行優(yōu)化。

由于大多數(shù) AI 芯片采用 Multi-Die 設(shè)計(jì)，還可以使用專用工具對整體封裝內(nèi)的芯粒劃分與配置進(jìn)行分析和優(yōu)化。通過優(yōu)先開展早期架構(gòu)探索，開發(fā)者團(tuán)隊(duì)可以迅速識別潛在問題，并針對復(fù)雜算法和海量 AI 數(shù)據(jù)集對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

2. 采用經(jīng)硅驗(yàn)證的 IP 解決方案

使用經(jīng)過硅驗(yàn)證的 IP，包括高速接口、內(nèi)存控制器、專用加速器和安全 IP，可以顯著降低風(fēng)險(xiǎn)并加快開發(fā)進(jìn)度。新思科技提供業(yè)內(nèi)最完整的 IP 產(chǎn)品組合，其解決方案已在所有主要晶圓廠和不同工藝節(jié)點(diǎn)完成硅驗(yàn)證，并與 PHY、控制器及驗(yàn)證 IP 預(yù)先完成驗(yàn)證，同時(shí)符合主流行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些特性共同促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的互操作性和可靠性，降低了系統(tǒng)集成難度，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒕Ω嗤度氲讲町惢瘎?chuàng)新上。

3. 實(shí)現(xiàn)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)

AI 芯片并非孤立運(yùn)行，而是整個(gè)系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)還包括軟件、固件以及外部組件。在流片前規(guī)劃階段就引入軟件團(tuán)隊(duì)，有助于確保硬件設(shè)計(jì)能夠匹配 AI 芯片將支持的算法和框架。通過提供硬件模型，讓真實(shí)軟件能夠在芯片尚未到位前就運(yùn)行，團(tuán)隊(duì)可以在早期就進(jìn)行功能驗(yàn)證、實(shí)際運(yùn)行性能優(yōu)化，并提前發(fā)現(xiàn)缺陷或集成問題，避免影響產(chǎn)品質(zhì)量或交付。

4. 在整個(gè)開發(fā)過程中持續(xù)優(yōu)化能效

AI 工作負(fù)載正對全球能源資源和基礎(chǔ)設(shè)施造成巨大壓力。功耗效率過去常常是芯片設(shè)計(jì)中的事后考量，如今已成為貫穿始終的核心關(guān)注點(diǎn)，直接影響 AI 芯片的商業(yè)可行性、差異化能力和可持續(xù)性。功耗建?？梢詭椭鷪F(tuán)隊(duì)做出更加理性的架構(gòu)決策，在不影響性能目標(biāo)的前提下盡可能降低能耗。根據(jù)新思科技的客戶調(diào)研結(jié)果，相比在設(shè)計(jì)后期進(jìn)行調(diào)整，在早期架構(gòu)探索和 RTL 階段就關(guān)注功耗，對整體能效的影響更積極正向。

5. 進(jìn)行嚴(yán)格的 RTL 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

穩(wěn)健的 RTL 驗(yàn)證策略應(yīng)結(jié)合仿真、形式化驗(yàn)證和覆蓋率驅(qū)動(dòng)方法學(xué)，能夠確保功能和性能需求均得到滿足。采用 AI 驅(qū)動(dòng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行早期且持續(xù)的驗(yàn)證，有助于最大程度降低遺漏缺陷和后期意外的風(fēng)險(xiǎn)。

引入新思科技 ZeBu 等硬件輔助驗(yàn)證(HAV)工具進(jìn)行 RTL 仿真，可幫助團(tuán)隊(duì)在接近真實(shí)應(yīng)用條件下驗(yàn)證系統(tǒng)行為、軟件集成情況和性能表現(xiàn)。硬件仿真還能捕捉僅靠傳統(tǒng)仿真可能會(huì)遺漏的功能缺陷、邊界場景和集成問題，從而降低昂貴的重新設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

6. 利用 AI 驅(qū)動(dòng)的 EDA 工具提升效率并優(yōu)化 PPA

AI 驅(qū)動(dòng)的 EDA 工具將回歸學(xué)習(xí)(RL)、智能助理和數(shù)據(jù)分析引入設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)日常任務(wù)的自動(dòng)化處理，并挖掘設(shè)計(jì)優(yōu)化空間。這些工具能夠快速評估成千上萬種設(shè)計(jì)方案，幫助團(tuán)隊(duì)縮短設(shè)計(jì)周期、減少人工優(yōu)化工作，并實(shí)現(xiàn)更具挑戰(zhàn)性的功耗、性能與面積(PPA)目標(biāo)。

7.先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)與仿真

AI 芯片通常需要采用先進(jìn)封裝方案，如 Multi-Die 架構(gòu)。Multi-Die 架構(gòu)允許將不同節(jié)點(diǎn)的芯粒組合在同一封裝內(nèi)，因此能夠提升靈活性、降低成本，并滿足性能需求。然而，要實(shí)現(xiàn)功能優(yōu)化并避免后期問題，需要在早期就對封裝系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、仿真與分析，包括信號完整性和熱分析。

芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與封裝團(tuán)隊(duì)的密切協(xié)作，有助于確保從互連到散熱的各個(gè)方面都針對性能、整體成本和一次成片成功進(jìn)行優(yōu)化。

8. 開展全面的硅前系統(tǒng)級驗(yàn)證

在設(shè)計(jì)送交晶圓廠之前，使用新思科技 HAPS 等平臺(tái)進(jìn)行大規(guī)模硬件加速仿真、原型驗(yàn)證和系統(tǒng)級驗(yàn)證至關(guān)重要。通過實(shí)施全面的測試計(jì)劃、真實(shí)接口驗(yàn)證板卡以及具備高級調(diào)試能力的快速軟件環(huán)境，可以顯著提高一次流片成功的概率，并在首批流片返回后加速上電和調(diào)試。

對于最先進(jìn)的 AI 芯片設(shè)計(jì)而言，達(dá)到這種成熟度水平往往需要進(jìn)行千萬億次級別的驗(yàn)證與驗(yàn)證循環(huán)。

9. 實(shí)現(xiàn)測試與全生命周期管理能力

測試策略應(yīng)在首批流片回片前就完成部署，尤其是在開發(fā) Multi-Die 設(shè)計(jì)時(shí)更是如此。面向測試的設(shè)計(jì)(DFT)能力，如掃描鏈和內(nèi)建自測試(BIST)，可以提升故障檢測與定位能力。這些機(jī)制能夠提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)洞察，幫助提升良率、可靠性和性能。

還可與芯片生命周期管理(SLM)解決方案結(jié)合，在芯片整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)控和優(yōu)化。

10. 盡早選擇外部合作伙伴

與外部合作伙伴(包括晶圓廠和技術(shù)合作方)保持早期且持續(xù)的合作，對項(xiàng)目成功至關(guān)重要。晶圓廠能夠在工藝能力和可制造性方面提供關(guān)鍵指導(dǎo)。新思科技這樣的技術(shù)合作伙伴能夠提供關(guān)鍵設(shè)計(jì)工具、經(jīng)硅驗(yàn)證的 IP 以及基于協(xié)作的設(shè)計(jì)服務(wù)。兩者共同幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)連接 AI 芯片所需協(xié)同工作的軟硬件生態(tài)系統(tǒng)。

與這些合作伙伴協(xié)作，可以彌補(bǔ)自有資源和經(jīng)驗(yàn)的不足，使團(tuán)隊(duì)將更多精力聚焦于核心能力和創(chuàng)新，從而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量并加快產(chǎn)品上市速度。盡早建立重要合作關(guān)系，并在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中持續(xù)協(xié)作，是優(yōu)化 AI 芯片性能、良率和可靠性的關(guān)鍵。同時(shí)，這也有助于確保從流片到原型驗(yàn)證乃至量產(chǎn)優(yōu)化的順利過渡。

實(shí)現(xiàn)一次流片成功

AI 芯片開發(fā)這一具有極高風(fēng)險(xiǎn)的領(lǐng)域 ，容錯(cuò)空間極其有限。動(dòng)輒超過 1 億美元 的投資規(guī)模，以及每一個(gè)決策背后都可能帶來的高昂延期成本，使得首次流片即成功(first?pass silicon success)成為至關(guān)重要的目標(biāo)。

采用嚴(yán)謹(jǐn)且前瞻性的開發(fā)方法，包括優(yōu)先進(jìn)行早期架構(gòu)探索、采用經(jīng)硅驗(yàn)證的 IP、使用 AI 驅(qū)動(dòng)的 EDA 工具、開展大規(guī)模硬件加速驗(yàn)證、及早推進(jìn)軟件開發(fā)、建立健全的 DFT 與 SLM 體系、以及強(qiáng)化跨團(tuán)隊(duì)協(xié)作，能夠幫助工程團(tuán)隊(duì)有效降低風(fēng)險(xiǎn)，并在既定時(shí)間和預(yù)算范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破性的性能表現(xiàn)。

新思科技作為值得信賴的合作伙伴，致力于助力 AI 芯片公司實(shí)現(xiàn)一次流片成功，加速創(chuàng)新。