用AI设计芯片，大幅降低成本

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来源：内容编译自semiconductor digest，谢谢。

管理无线技术前沿信号的专用微芯片是令人惊叹的微型化和工程化作品。它们的设计难度大、成本高。

现在，普林斯顿工程学院和印度理工学院的研究人员利用人工智能迈出了关键一步，旨在大幅减少设计新无线芯片的时间和成本，并发现新功能以满足对更高无线速度和性能的不断增长的需求。在 12 月 30 日发表在 《自然通讯》上的一篇文章中， 研究人员描述了他们的方法，其中人工智能根据设计参数在微芯片中创建复杂的电磁结构和相关电路。过去需要数周高技能工作的工作现在可以在数小时内完成。

更重要的是，新系统背后的人工智能已经产生了奇怪的新设计，具有不同寻常的电路模式。首席研究员Kaushik Sengupta表示，这些设计不符合直觉，不太可能由人类头脑开发。但它们往往比最好的标准芯片有显著的改进。

“我们设计出的结构非常复杂，而且形状随意，当与电路连接时，它们可以实现以前无法实现的性能。人类无法真正理解它们，但它们可以更好地工作，”电气和计算机工程教授、普林斯顿大学开发下一代通信的行业合作计划 NextG 的联席主任 森古普塔 说。

这些电路可以设计成更节能的运行方式，或使其能够在目前不可能实现的巨大频率范围内运行。此外，该方法可以在几分钟内合成固有的复杂结构，而传统算法可能需要数周时间。在某些情况下，新方法可以创建当前技术无法合成的结构。

印度理工学院马德拉斯分校电气工程副教授、合著者乌代·坎科耶 (Uday Khankhoje) 表示，新技术不仅提高了效率，而且有望开辟新方法来应对超出工程师能力的设计挑战。

“这项工作展示了一个令人信服的未来愿景，”他说。“人工智能不仅加速了耗时的电磁模拟，而且还能探索迄今为止未开发的设计空间，并提供令人惊叹的高性能设备，这些设备违背了通常的经验法则和人类直觉。”

无线芯片是标准电子电路（如计算机芯片中的电子电路）和电磁结构（包括天线、谐振器、信号分配器、组合器等）的组合。这些元件组合被组合在每个电路块中，经过精心手工制作和共同设计，以实现最佳运行。然后，这种方法扩展到其他电路、子系统和系统，这使得设计过程极其复杂且耗时，尤其是对于无线通信、自动驾驶、雷达和手势识别等应用背后的现代高性能芯片而言。

“传统的设计是将这些电路和电磁元件逐个仔细地组合在一起，以便信号按照我们想要的方式在芯片中流动。通过改变这些结构，我们融入了新的特性，”Sengupta 说。“以前，我们只有有限的方法来做到这一点，但现在选择范围要大得多。”

无线芯片设计空间之广令人难以理解。先进芯片中的电路非常小，几何形状非常精细，芯片可能配置的数量超过了宇宙中原子的数量，森古普塔说道。人类无法理解这种复杂程度，所以人类设计师不会尝试。他们从头开始构建芯片，根据需要添加组件，并在构建过程中调整设计。

Sengupta 表示，人工智能从不同的角度应对挑战。它将芯片视为一件单独的人工制品。这可能会导致奇怪但有效的安排。他说，人类在人工智能系统中扮演着关键角色，部分原因是人工智能既能做出错误的安排，也能做出有效的安排。人工智能有可能产生幻觉，认为某些元素不起作用，至少目前如此。这需要一定程度的人类监督。

“仍有一些缺陷需要人类设计师去纠正，”森古普塔说。“重点不是用工具取代人类设计师。重点是用新工具提高生产力。人类的思维最适合用来创造或发明新事物，而更平凡、更实用的工作可以交给这些工具去做。”

研究人员利用人工智能发现和设计了复杂的电磁结构，并与电路共同设计以创建宽带放大器。Sengupta 表示，未来的研究将涉及连接多个结构并使用人工智能系统设计整个无线芯片。

“既然这已显示出希望，人们将更加努力地思考更复杂的系统和设计，”他说。“就该领域的未来而言，这只是冰山一角。”

https://www.semiconductor-digest.com/ai-slashes-cost-and-time-for-chip-design-but-thats-not-all/

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