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AI 博客 | 自然智能与人工智能在芯片设计中的奇妙融合

8月前浏览495
本文翻译转载于:Cadence Blog

作者:Reela Samuel

 


人类大脑是所有处理器中最复杂的,能够构思出不可思议的创意,解决复杂、微妙的问题。相比之下,人工智能擅长快速分析海量数据并高效执行任务。当自然智能和人工智能融合的结果,就是芯片设计领域正在经历一场令人惊叹的变革。


现代芯片设计正面临着前所未有的挑战,包括不断增长的计算需求,降低功耗和提高效率。通过结合人脑的认知创造力和人工智能的理性精准,半导体行业正迈入创新的黄金时代。让我们一同探索这种融合对芯片设计未来的重塑。

解码人类大脑,助力更智能的芯片设计


倘若未来的芯片能够像人类大脑一样,在信息处理上具备同等的能源效率和资源利用能力,那会是怎样的景象?全球的科学家和工程师都在努力探索人类神经回路的原理,并将这些工作原理转化为电子系统。

在 Cadence 先进验证工具的支持下,像神经信息学研究所这种全球机构开展的研究项目,正致力于通过将数百万个晶体管集成到单个芯片中,来模拟人类大脑的神经网络。这些进展可能会创造出与我们大脑计算方式高度仿生的处理单元,为芯片设计开启一扇大门,带来前所未有的能源效率、逻辑能力和适应性。

通过融合从人类大脑中获取的自然智能和人工智能,我们正在芯片设计领域开辟全新的疆域。

应对现代芯片设计的挑战


先进电子芯片的设计过程充满挑战,远非易事。工程师在面对多个关键难题时,必须在性能、功耗、成本和开发周期之间实现精准平衡。

 

将人工智能与 Cadence 等公司的先进工具相结合,为设计师提供了有效克服这些挑战的解决方案。通过推动芯片设计的普及化,人工智能为资深工程师和新手赋能,使设计流程更快速、更高效且更易于获取。

 

AI 如何助力芯片设计


AI 正在重塑复杂芯片的设计方式。以下是 AI 目前推动创新的方式:

  • 加速原型设计与优化:AI 算法可以分析海量数据集,几乎瞬间模拟数千次设计迭代。这使设计师能够探索所有可能的配置,并比传统方法更快地得到最优解决方案。

  • 自动化关键流程:通常需要数周甚至数月的人工分析任务,现在正实现自动化。例如,布局布线(排列电路模块)和调试等流程正通过 AI 驱动的工具得到简化,节省了时间和资源。

  • 优化功耗与尺寸:AI 模型能够识别出在不牺牲性能的前提下,可降低功耗的区域。同样,这些模型可以提出在更小封装设计中提高效率的配置方案。

  • 融合人类创造力与 AI 算力:AI 擅长处理海量数据与重复任务,而人类设计师则提供创造性洞察与上下文理解,二者协同可打造更智能、更贴合实际应用需求的芯片设计。

协同 AI 工具开辟新领域


AI 的潜力不仅体现在提升单个芯片设计效率,更在于重塑整个芯片开发周期。Cadence 推出的一系列 AI 驱动工具,展示了设计师与工程师如何突破传统设计瓶颈:

  • Cadence Cerebrus 智能芯片探索器:自动化处理复杂设计任务,显著提升设计效率,同时优化功耗、性能与面积(PPA)等关键指标。

  • Cadence Allegro X AI 设计平台:彻底革新 PCB 设计流程,将布局与布线等任务从数天缩短至数分钟,且在保证甚至提升设计质量的前提下完成。

  • Cadence Virtuoso Studio:全面管理高性能模拟与混合信号电路的创建、仿真与验证流程。

  • Verisium 验证平台:借助 AI 分析能力,快速定位设计缺陷根因,加速验证周期,提升整体开发效率。

  • Cadence Optimality 智能系统探索器:通过 AI 驱动的优化算法,替代传统低效的试错流程,实现更高效的设计探索。

展望 AI 设计 AI 芯片的未来


AI 系统设计能够设计出满足自身特有需求的 AI 芯片,这种可能性正在成为现实。并且这种设计过程可能会产生特别适合 AI 任务的处理器,标志着 AI 自主性新时代的开端。未来的芯片有望具备与人类大脑相当的能源效率与资源利用能力,推动芯片架构向更高智能化演进,赋能各行各业的深度变革。

Cadence 等公司提供的生成式 AI 平台,有望简化芯片设计中最具挑战性的环节。设想一下这样的未来:芯片设计流程实现全面自动化,同时具备高度定制能力,将生产力提升至全新水平。

协同人工智能与自然智能的影响已在以下方面显现:

  • 针对自动驾驶汽车、先进机器人和高性能计算等现实需求,提供更快速、更高效的解决方案。

  • 为生命科学和医疗保健等大型行业提供支持,在这些领域,AI 工具助力生物分子靶点探索、药物制剂研发、快速诊断工具和医学成像技术的发展。

  • 在可持续技术领域实现突破,为关注气候的未来提供节能解决方案。

这些应用凸显了在芯片设计中实现机器效率与人类创造力平衡的必要性。通过协同创新,我们正迈向一个技术无限可能的未来。

无限可能的时代


迈入无限可能的芯片设计新时代,将自然灵感与人工智能融合应用于芯片设计,标志着技术构思与开发范式的深刻变革。AI 工具与方法的持续创新,正在打开曾被视为不可能的设计新机遇。如今,芯片设计师能够打造更小型、更高性能、更节能的芯片,同时有效控制成本与加快产品上市节奏。未来属于那些能够充分融合自然智能与人工智能优势的创新者——这场非凡融合,是否将驱动你的下一次技术突破?

开启你的 Cadence AI 创新之旅


改变世界始于大胆创新,而现在正是最佳时机。 Cadence 的 AI 驱动工具处于芯片设计技术变革的最前沿。无论你是经验丰富的工程师,还是渴望探索的技术新秀,都可以通过 Cadence 工具套件释放潜能,突破设计边界。立即开启你的 AI 芯片设计之旅,见证人工智能如何重塑你的项目未来!

  


来源:Cadence楷登
System电路半导体汽车电子芯片UM自动驾驶机器人Cadence控制人工智能
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-01-24
最近编辑:8月前
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汽车尾流区域体网格细化方法

简介在整车外流场仿真中,尤其需要关注尾流区域的物理效应。尾流处的边界层分离会形成高速度梯度的涡旋,涡流通过湍流破碎为更小尺度的涡并最终粘性耗散,因此沿流向会形成逆压力梯度,尽管涡流会卷吸周围流体补充耗散,但耗散率远大于补给,造成尾流区域持续的负压区。为准确解析此区域复杂的流动特性,必须使用更密的网格单元,从而为后续的气动优化提供可靠流场基础。然而,如果对尾流之外的区域使用过于密集的网格也会大大增加计算成本,因此有效定义需要加密的区域非常重要。本文将介绍一种汽车尾流区域体网格细化的方法。当用户已经获得初步的计算结果时,可以在 META 中将尾流负压区以等值面的形式导出。然后将其导入 ANSA 中,基于此等值面设置网格细化区域。在 META 中导出尾流区域的等值面首先,在 META 中导入总压结果,如下图所示。 图1 Smart 小车外流场总压结果在 Insert 菜单栏下,选择 ISOFUNCTION>Value(S)>Closed Lower,以创建一个封闭的等值面。 图2 META 中的等值面创建工具在弹出的选项窗口中的 Value 栏键入 0,META 将基于计算域中和环境压力平衡的结果位置创建等值面。此封闭的等值面内包含完整的负压区域,即我们所关心的尾流区域。 图 3 新建等值面窗口点击 OK 确认后,创建的尾流区域等值面如下图所示。 图4 尾流区域的等值面等值面创建完毕后,我们可以导出此区域。在 META GUI 界面左侧的 Database 中双击 Iso Functions,将调出包含所有等值面的列表,在此列表中右键点击刚刚创建的等值面并在选项栏中选择 Export Geometry。 图5 通过 Database 导出等值面在弹出的文件保存窗口中,设置相应的文件名及保存路径,并选择 .stl 为导出文件格式。点击 Save,等值面的几何文件就会被导出。 图6 将等值面导出为.stl 格式在 ANSA 中使用 Size Field 进行网格细化在 ANSA 中合并 Smart 小车的几何文件及刚刚导出的尾流区域等值面的文件,合并后的效果如图所示。 图7 合并 Smart 小车及尾流区域等值面的几何文件为了控制尾流区域的网格尺寸,即实现该区域内网格加密,我们需要使用 Volume Mesh 菜单栏下的 CONTROL>Size Field 功能。 图8 Size Field 功能在弹出的选项窗口中,点击 New Rule 并选择 Closed Surface,将新建一条基于封闭曲面的规则。 图9 Size Field 选项窗口在新创建的规则中双击 Contents 栏,使用过滤器或通过手动选择的方式将尾流区域的等值面载入此规则中,如下图所示。点击 OK 进行确认。 图10 将尾流区域的等值面载入 Size Field 的规则中接下来,双击 Parameters 栏,在弹出的选项窗口中设置最大面网格尺寸和最大体网格尺寸,此处均以 30 毫米为例。点击 OK 进行确认。 图11 设置尾流区域的网格尺寸设置完网格尺寸,点击 Build,此条网格细化规则将会得到应用。 图12 应用 Size Field 的网格细化规则同时,ANSA 会自动打开可视化功能,方便用户预览此区域的网格尺寸以便进行进一步修改,如图 13。在弹出的可视化窗口中(图 14),用户也可以通过滑动条调整 3 个方向上的截面位置。 检查完成后即可关闭可视化选项。 图13 Size Field 的可视化选项 图14 可视化窗口接下来,为小车及计算域绘制面网格。打开 Batch Mesh 工具,新建面网格划分方案及相应会话,将属于计算域和车身表面的 PID 分别载入到对应的会话中,如图 15 所示。 图15 面网格划分方案对于“Domain”设置 30-300 毫米的目标尺寸,对“Vehicle”则设置 5-30 毫米的目标尺寸。然后运行此面网格划分方案。面网格划分完成后的效果如下(为方便查看,等值面已被隐藏),从图 16 中可以看到远离尾流区域的计算域的面网格尺寸约为 300 毫米,而被等值面包围的尾流区域的面网格尺寸则为 30 毫米,符合前面所设置的 Size Field 的网格细化规则。 图16 尾流区域及其他区域的面网格尺寸对比接下来,继续对小车及计算域绘制边界层及体网格。使用 Batch Mesh 功能进行边界层网格和体网格的划分,如图17 & 图18 所示。 图17 边界层网格划分方案 图18 体网格划分方案体网格划分完成后,沿 Y 轴方向隐藏部分单元来检查体网格,从图 19 中可以看到尾流区域的网格尺寸同样满足 Size Field 规则设置的尺寸,而不属于此区域的网格则遵从全局网格尺寸(300 毫米)。 图19 尾流区域及其他区域的体网格尺寸对比总结本文以 Smart 小车的外流场仿真为例,详细介绍了如何细化汽车尾流区域的体网格。关于利用 Size Field 功能进行 CFD 网格细化的更多介绍,可以参考另一篇文章——ANSA 中 CFD 网格细化策略之Size Field。END作者 | 李梓月 BETA CAE 工程师 来源:Cadence楷登

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