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類比晶片設計自動化?加拿大新創Astrus 用AI 完成!

  • 呂亦塵台北訊

Astrus旨在使用AI 技術自動化晶片電路佈局,簡化設計流程,藉此大幅提高晶片設計工程師的生產力。DIGITIMES攝
Astrus旨在使用AI 技術自動化晶片電路佈局,簡化設計流程,藉此大幅提高晶片設計工程師的生產力。DIGITIMES攝

於2023年1月成立的加拿大新創Astrus,致力於利用人工智慧(AI)近年的突破促進類比晶片設計的自動化。公司成立不到幾個月便引來一些半導體大廠的關注。

在種子輪融資中,Astrus籌集了27.5萬美元用於支持其技術概念驗證(PoC),得到了包括Khosla Ventures在內的三家投資者的支持。Astrus的聯合創辦人兼執行長Brad Moon在接受DIGITIMES Asia的採訪時表示,Intel的創業投資部門 Intel Capital 已經登門拜訪。

Moon是加拿大阿爾伯塔大學(University of Alberta)的畢業生,專攻類比晶片設計,最早在Teledyne DALSA公司從事衛星CMOS圖像感測器的設計,之後共同創辦了兩家涉及軟硬整合的新創。Astrus另外一位創辦人王澤一(Zeyi Wang)同樣出自阿爾伯塔大學,師承曾為AlphaGo 奠定技術基礎的Martin Müller教授。

Astrus旨在使用AI 技術自動化晶片電路布局,簡化設計流程,藉此大幅提高晶片設計工程師的生產力。Moon指出:「最先進的軟體開發工具和硬體開發工具之間存在巨大差距。這個問題在半導體產業最為明顯,特別是晶片設計工具。」 Moon將這種差距歸因於比較少人從事改進硬體開發工具。

在數位晶片的設計過程中,工程師使用硬體描述語言(Hardware Description Language)編寫代碼來對電路的邏輯進行建模和描述。然後,合成器(Synthesizer)會根據編寫的代碼再進行電晶體佈置(Placement)和佈線(Routing)。Moon表示:「我們真正關注的是這個環節。在設計數位晶片時,這個環節自動化程度很高。」

相比之下,設計類比晶片時,佈置和佈線過程完全是手動的。對於像運算放大器(Operational Amplifier) 這樣的常見類比電路,布局工程師需要花費六到二十個小時的時間進行佈置和佈線,然後將其交還給電路設計師進行仿真(Simulation)。考慮到諸如寄生效應等問題,布局和仿真的過程可能需要經歷五到十次迭代,總共可能需要兩到四個星期的來回交流才能完成設計,Moon指出。隨著電晶體尺寸的減小、布局敏感度的增加和製造規則的複雜化,布局挑戰變得更加嚴峻。

至今還沒有人能夠解決類比布局問題。然而,根據Moon的說法,人工智慧為這個產業帶來了一個轉折點,使得解決這個問題成為可能。通過Astrus開發的深度強化學習(Deep Reinforcement Learning)引擎「Astrus AI」,晶片設計師可以每天迭代五次,而不是往常的每周迭代五次。根據Astrus的估計,全球將有6萬名晶片設計師將使用這種工具,每人每年的最低定價為4萬美元,預計年營收為24億美元。

儘管產品尚未上市,但Moon表示Astrus已向潛在客戶展示了原型,並獲得了積極的回饋意見。公司計劃在大約4~8個月內推出初版的Astrus AI,並完成技術PoC後開始商業化。Moon表示,過程中一大挑戰為從零開始重新構建布局環境,以打造一個高效能的AI友好環境。這個過程佔據了Astrus大部分的開發時間。

在自動化類比晶片布局方面,Astrus並非無競爭對手,但Moon對Astrus信心十足,尤其是因為公司將寄生電阻和電容等因素納入考量。過去許多新創試圖自動化類比布局,但卻未能成功。根據Moon的說法,若沒有先進AI技術的協助下,這個領域基本上是一個死胡同。同時,一些新創選擇提高布局工程師的生產力,而不是嘗試自動化類比晶片佈局。隨這個方向略有突破,但仍與Astrus專注的方向相差甚遠。

下一步呢?雖然Astrus目前的產品針對某些類型的類比晶片和某些技術節點進行了優化,但公司計劃構建一個適用於所有電路和所有技術節點的通用AI引擎。Astrus還計劃推出具有專門功能的產品類別,以滿足高速運算市場的需求。

在首個產品上市之後,Astrus預計將進行一輪種子融資,金額在500萬美元左右,並尋求那些願意繼續參與未來融資輪次的投資者的支持。與此同時,Astrus正在與Intel 進行討論,以在該公司內部設立一個試點項目。隨著愈來愈多如Google和Amazon 的公司踏上晶片自主設計之路,Astrus 已可瞥見光明的前景。


責任編輯:陳奭璁