AI正在成為半導體設計師
2021/12/24
人工智慧(AI)已開始給半導體設計帶來革新。美國谷歌把核心的電路配置工序的用時縮減到此前的100分之1,有助於抑制日益膨脹的半導體開發費用。成為關鍵的是AI自身不斷嘗試的「強化學習」技術,讓AI掌握壓倒工匠的技藝。在物流等領域,引進AI的趨勢正在擴大,生産效率的大幅提高令人期待。
谷歌的研發團隊6月把採用AI的半導體電路設計方式發佈在英國《自然》雜誌上。針對運算性能、耗電量和晶片的大小等,據稱可在6個小時以內生成不遜色於人類設計師需要數個月的電路配置。據悉存在節省設計師數千小時勞動力的可能性。
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半導體的設計尖端而複雜。指尖大小的晶片上匯聚大量的邏輯電路,配置組合達到10的2500次方以上,也就是1的後面跟著2500多個0。有必要從天文數字般的組合之中找出最佳設計。
在這種情況下發揮威力的是AI通過不斷重覆成功和失敗來提升性能的強化學習。AI以被稱為「監督學習(Supervised Learning)」的方式為中心,正在用於推動業務高效化等,但從龐大選項之中找出最優解的計算難度很高。強化學習將為克服這種複雜的課題開闢道路,正受到期待。
谷歌的研發團隊使電路配置作業倣照圍棋等桌遊,把電路結構當做棋盤和棋子,讓AI進行學習。「勝利條件」是均衡地滿足影響運算性能等的各項指標。類似於不斷找到最佳行棋步法,計算出符合性能方面要求的電路配置。
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谷歌已把AI應用於自主開發的半導體「TPU」的設計上。東京大學教授黑田忠廣表示,「需要驗證CPU(中央處理器)等其他半導體能否採用相同的方式」。同時積極評價稱,「AI像人類那樣通過經驗和學習來縮小探索範圍,正在高效探索答案」。
隨著數位化轉型(DX)的進展等,提高半導體性能的需求正在加強。用於智慧手機和伺服器的尖端半導體匯聚上百億個電晶體,隨著電路微細化,複雜程度正在提升。傳統設計方式依賴熟練設計人員的經驗,開發需要大量時間。
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