近日，一家名為Cognichip的公司宣告成立，并官宣融資3300 萬(wàn)美元。

　　據(jù)該公司在融資新聞稿中所說(shuō)，Cognichip 正在構(gòu)建一個(gè)名為“人工智能芯片智能”(ACI：Artificial Chip Intelligence)的基礎(chǔ)人工智能模型。該模型有望減少處理器開(kāi)發(fā)過(guò)程中的人工工作量。據(jù)報(bào)道， Cognichip認(rèn)為該模型需要數(shù)年時(shí)間才能達(dá)到“終 極性能”，但預(yù)計(jì)它將更早地為芯片設(shè)計(jì)人員帶來(lái)益處。

　　據(jù)該公司稱，ACI 既可以加快芯片開(kāi)發(fā)速度，又可以降低相關(guān)成本。Cognichip 認(rèn)為其模型可將處理器設(shè)計(jì)項(xiàng)目的成本降低高達(dá) 75%。此外，該公司表示，ACI 可以發(fā)現(xiàn)微調(diào)芯片性能和效率的機(jī)會(huì)。也就是說(shuō)，這家公司的目的，就是想讓芯片工程師失業(yè)?(微笑臉)

　　在下面文章中，我們將引述該公司CEO對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的看法，并分享他是計(jì)劃如何改變芯片行業(yè)。

　　半導(dǎo)體

　　一個(gè)瀕臨崩潰的行業(yè)

　　半導(dǎo)體行業(yè)一直是一股不可否認(rèn)的良性力量。自1947年沃爾特·布拉頓(Walter Brattain)的意外發(fā)現(xiàn)——他將實(shí)驗(yàn)浸入熱水瓶中，偶然發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體，并最終獲得了諾貝爾獎(jiǎng)——以來(lái)，半導(dǎo)體幾乎徹底改變了現(xiàn)代生活的方方面面。從阿波羅計(jì)劃中每臺(tái)使用約16,000個(gè)晶體管的制導(dǎo)計(jì)算機(jī)推動(dòng)太空競(jìng)賽，到重塑全球通信，半導(dǎo)體改變了人類社會(huì)。

　　想想通信設(shè)備的演變：從僅包含5到8個(gè)晶體管的簡(jiǎn)陋晶體管收音機(jī)，到最新的iPhone機(jī)型，其集成了近200億個(gè)晶體管。汽車行業(yè)也已被半導(dǎo)體重塑。我們已經(jīng)從福特的T型車發(fā)展到像特斯拉和Waymo這樣的自動(dòng)駕駛、軟件驅(qū)動(dòng)的汽車。在醫(yī)療保健領(lǐng)域，半導(dǎo)體為從核磁共振成像儀和超聲波設(shè)備到像Oura戒指和芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)這樣的尖端可穿戴設(shè)備等一切設(shè)備提供動(dòng)力，使數(shù)十億人能夠獲得更好的診斷和治療。2023年，全球半導(dǎo)體器件銷量接近1萬(wàn)億件，相當(dāng)于地球上每個(gè)人擁有超過(guò)100塊芯片。

　　展望未來(lái)，隨著全球?qū)τ?jì)算能力的需求持續(xù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，半導(dǎo)體將在未來(lái)10-15年發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。人工智能的崛起及其對(duì)計(jì)算能力的無(wú)限需求，正在推動(dòng)前所未有的投資。微軟和OpenAI等公司通過(guò)其耗資1000億美元的“星際之門”超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，以及擁有20萬(wàn)顆Colossus GPU超級(jí)計(jì)算機(jī)的xAI，正在構(gòu)建人工智能基礎(chǔ)設(shè)施的未來(lái)。谷歌和亞馬遜也在大力投資其定制TPU、Trainium和Inferentia芯片，以在人工智能軍備競(jìng)賽中保持領(lǐng) 先地位。然而，支撐這些進(jìn)步的基礎(chǔ)——技術(shù)人才——仍然岌岌可危。

　　盡管半導(dǎo)體行業(yè)的重要性毋庸置疑，但它正面臨嚴(yán)重的人才危機(jī)。德勤估計(jì)，到2030年，半導(dǎo)體行業(yè)將需要新增超過(guò)一百萬(wàn)名技術(shù)工人才能滿足其需求。這種技術(shù)工程師的短缺并非暫時(shí)的挑戰(zhàn)，而是一個(gè)結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，有可能削弱該行業(yè)滿足不斷飆升的需求的能力。

　　問(wèn)題有兩個(gè)方面。首先，世界各地的大學(xué)，尤其是西方國(guó)家的大學(xué)，培養(yǎng)的畢業(yè)生數(shù)量不足以滿足需求。只有約20%的美國(guó)畢業(yè)生擁有STEM學(xué)位，而其中只有1%的畢業(yè)生是電子工程專業(yè)——而電子工程專業(yè)對(duì)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造至關(guān)重要。相比之下，中國(guó)近40%的學(xué)生擁有STEM學(xué)位，使其成為半導(dǎo)體人才的溫床。

　　其次，即使大學(xué)提高了產(chǎn)量，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的復(fù)雜性也意味著工程師需要數(shù)年時(shí)間才能真正投入生產(chǎn)。半導(dǎo)體設(shè)計(jì)領(lǐng)域的尖端工作——邁向2納米及以下的芯片——需要高度專業(yè)化的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)是課堂上學(xué)不到的。此外，目前很大一部分勞動(dòng)力即將退休。例如，在德國(guó)，約三分之一的半導(dǎo)體從業(yè)人員將在未來(lái)十年內(nèi)退休。該行業(yè)對(duì)快速老齡化人才庫(kù)的依賴，使得這種情況更加岌岌可危。

　　盡管 Synopsys 和 Cadence 等公司已經(jīng)投資電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA) 工具來(lái)簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)的某些方面，但僅靠這一點(diǎn)并不能解決人才缺口。

　　果這種人才需求與供給之間的不匹配持續(xù)擴(kuò)大，可能會(huì)出現(xiàn)以下幾種結(jié)果。首先，我們可能會(huì)看到人才和創(chuàng)新集中在少數(shù)資源充足的公司手中。臺(tái)積電、英特爾、英偉達(dá)等巨頭，以及谷歌和亞馬遜等云計(jì)算巨頭，可能會(huì)主導(dǎo)該領(lǐng)域，控制人才和創(chuàng)新的獲取渠道。這可能會(huì)加劇現(xiàn)有的供應(yīng)鏈問(wèn)題，并限制小公司的競(jìng)爭(zhēng)能力，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，抑制創(chuàng)新。這些大公司受制于追求低風(fēng)險(xiǎn)、短期增量收益的激勵(lì)，可能不太愿意對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的未來(lái)進(jìn)行大膽、高風(fēng)險(xiǎn)的押注。

　　芯片

　　從奔跑到行走再到爬行？

　　和過(guò)去相比，今天的半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)看起來(lái)完全不同�，F(xiàn)在，半導(dǎo)體芯片的上市時(shí)間 (TTM) 長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。此外，推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新并不便宜。僅博通去年在研發(fā)上花費(fèi)就超過(guò)90 億美元。根據(jù)德勤的數(shù)據(jù)，到 2024 年，芯片行業(yè)將 52% 的息稅前利潤(rùn) (EBIT) 用于研發(fā)。事實(shí)上，研發(fā)似乎以 12% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，而息稅前利潤(rùn)僅增長(zhǎng) 10%。這些冗長(zhǎng)的時(shí)間表不僅會(huì)減緩創(chuàng)新，還會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)、競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

　　摩爾定律的隱性成本在于，計(jì)算能力的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)伴隨著開(kāi)發(fā)復(fù)雜性的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。上世紀(jì)初，英特爾的奔騰4——當(dāng)時(shí)PC的尖端CPU——包含4200萬(wàn)個(gè)晶體管。如今，像蘋果M3這樣的高端處理器擁有超過(guò)200億個(gè)晶體管。設(shè)計(jì)和制造這樣的芯片絕非易事。要邁向3納米、2納米及更低的更小節(jié)點(diǎn)，需要更高的精度，這需要額外的設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證。

　　如今，芯片設(shè)計(jì)流程經(jīng)歷了多階段、串行化，每一步的復(fù)雜性都不斷提升。從初始架構(gòu)到測(cè)試再到最終驗(yàn)證，每個(gè)階段都需要精準(zhǔn)執(zhí)行。由于規(guī)范在設(shè)計(jì)前期就已確定，隨著設(shè)計(jì)的推進(jìn)，錯(cuò)誤會(huì)成倍地增加時(shí)間和投資成本。每個(gè)階段都會(huì)給整個(gè)流程的收斂帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn);工程師需要權(quán)衡風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)裕度，從而影響最終產(chǎn)品的性能、成本和能效。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA) 軟件等專用工具以及極紫外 (EUV) 等尖端光刻技術(shù)對(duì)于確保精度至關(guān)重要，但它們會(huì)顯著增加整個(gè)流程的時(shí)間。

　　為了完成芯片設(shè)計(jì)，工程師需要使用多種 EDA 軟件工具，這些工具通常來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商。為了管理交接并指導(dǎo)這些工具，工程師需要開(kāi)發(fā)軟件腳本將它們綁定在一起。這些腳本本身就是代價(jià)高昂的錯(cuò)誤來(lái)源，并會(huì)延長(zhǎng)產(chǎn)品上市時(shí)間。簡(jiǎn)而言之，很多地方都可能出錯(cuò)，其后果可能對(duì)項(xiàng)目和公司造成嚴(yán)重影響。

　　制造數(shù)十億晶體管規(guī)模的先進(jìn)芯片需要無(wú)可挑剔的精度。蝕刻和確保硅片結(jié)構(gòu)完整性等工藝必須精準(zhǔn)無(wú)誤。任何錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致代價(jià)高昂的返工。芯片越先進(jìn)，容錯(cuò)空間就越大。隨著制造工藝變得越來(lái)越復(fù)雜，產(chǎn)品上市所需的時(shí)間也越來(lái)越長(zhǎng)。設(shè)計(jì)缺陷和制造工藝兼容性的極端情況會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的良率，推高單位成本并降低毛利潤(rùn)。最終的抉擇是接受低良率，還是在設(shè)計(jì)文件中修復(fù)問(wèn)題。這往往又是一個(gè)價(jià)值一億美元的問(wèn)題。

　　半導(dǎo)體供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋�(gè)深度互聯(lián)且高度集中的生態(tài)系統(tǒng)——其中任何一環(huán)的中斷都可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。臺(tái)積電、三星和等少數(shù)公司主導(dǎo)著芯片生產(chǎn)，五家公司占據(jù)了全球 80% 以上的供應(yīng)量。波士頓咨詢公司 (BCG)的數(shù)據(jù)顯示，2026 年建成的一座晶圓廠的十年總擁有成本 (TCO) 將達(dá)到 350 億美元至 430 億美元。材料短缺、自然災(zāi)害或地緣政治緊張局勢(shì)等中斷會(huì)減慢生產(chǎn)進(jìn)度并導(dǎo)致 TCO 飆升。這些延誤可能需要數(shù)年時(shí)間才能解決，正如疫情期間全球芯片短缺對(duì)各行各業(yè)產(chǎn)生的影響一樣。

　　芯片上市前必須通過(guò)各種認(rèn)證流程，以確保符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。這些流程冗長(zhǎng)冗長(zhǎng)，而且難以擴(kuò)展以滿足日益增長(zhǎng)的需求。政府的職責(zé)并非成倍地?cái)U(kuò)大監(jiān)管審批能力!

　　全球半導(dǎo)體行業(yè)每年在研發(fā)上的投入超過(guò)1000億美元。每一代芯片的開(kāi)發(fā)成本都比上一代高，這不僅是因?yàn)槠鋸?fù)雜性，還因?yàn)殚_(kāi)發(fā)過(guò)程中的多變性和不可預(yù)測(cè)性，這常常導(dǎo)致成本超支。這使得企業(yè)很容易陷入“創(chuàng)新者窘境2.0”：產(chǎn)品尚未進(jìn)入市場(chǎng)就被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手超越。

　　技術(shù)變革的步伐日新月異，這意味著耗時(shí)數(shù)年的芯片開(kāi)發(fā)可能會(huì)在成熟時(shí)面臨被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手能夠提前幾個(gè)月將更新、更高效的芯片推向市場(chǎng)，就能搶占相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。隨著開(kāi)發(fā)周期的延長(zhǎng)，將上市時(shí)間縮短5%就能轉(zhuǎn)化為數(shù)個(gè)季度的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而錯(cuò)過(guò)上市機(jī)會(huì)則可能意味著失去幾乎不可能挽回的市場(chǎng)份額。在半導(dǎo)體行業(yè)中，獲得第三名通常意味著商業(yè)案例的失敗。

　　漫長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期不僅意味著市場(chǎng)份額的損失，還會(huì)降低快速創(chuàng)新的能力。多個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度延誤會(huì)累積起來(lái)，影響公司的整個(gè)創(chuàng)新流程——想象一下，伊萊·高德拉特的赫比號(hào)同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)流程中，會(huì)是怎樣的體驗(yàn)。

　　許多公司，尤其是消費(fèi)電子行業(yè)的公司，會(huì)根據(jù)新芯片的上市情況來(lái)規(guī)劃產(chǎn)品發(fā)布。芯片的發(fā)布一旦延遲，發(fā)布也會(huì)受到影響。例如，由于 OLED 屏幕和面部識(shí)別硬件的供應(yīng)問(wèn)題，蘋果的 iPhone X上市時(shí)間就被推遲了近兩個(gè)月。在快速發(fā)展的消費(fèi)電子領(lǐng)域，即使是兩個(gè)月的延遲，也會(huì)對(duì)節(jié)假日等關(guān)鍵時(shí)期的銷售造成巨大影響。

　　代工廠在新工藝技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)施上投入了數(shù)十億美元，但只有在其支持的客戶開(kāi)始生產(chǎn)后才能開(kāi)始看到回報(bào)。芯片設(shè)計(jì)和制造的TTM較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了他們的投資回報(bào)率。這給他們帶來(lái)了壓力，他們需要在推動(dòng)新技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，滿足客戶的期望。

　　因此，隨著芯片設(shè)計(jì)日益復(fù)雜，以及熟練設(shè)計(jì)師的短缺日益加劇，半導(dǎo)體行業(yè)必須從根本上重新思考設(shè)計(jì)。在這個(gè)軟件應(yīng)用程序可以在數(shù)月或數(shù)周內(nèi)擴(kuò)展到1億用戶的時(shí)代，半導(dǎo)體行業(yè)不可能花費(fèi)數(shù)年時(shí)間來(lái)推出新的創(chuàng)新。“軟件正在吞噬世界”之所以成為可能，是因?yàn)樗�在運(yùn)用新理念和放棄根深蒂固的做法方面更具適應(yīng)性。

　　多年來(lái)，軟件行業(yè)已經(jīng)證明了通過(guò)重復(fù)使用他人已有成果來(lái)創(chuàng)造新價(jià)值的力量。Linux等軟件操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化就是這一原則的一個(gè)很好的例子，因?yàn)檫@意味著你不能僅僅因?yàn)樽约嚎梢跃椭匦聵?gòu)建定制的軟件元素。芯片設(shè)計(jì)需要徹底的轉(zhuǎn)變——漸進(jìn)式的改進(jìn)已不再足夠。那些不能適應(yīng)變化的人將被那些能夠適應(yīng)變化的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手甩在身后。

　　半導(dǎo)體領(lǐng)域的創(chuàng)新競(jìng)賽不再僅僅關(guān)乎速度，而關(guān)乎生存。

　　破局之道

　　人工智能、并行開(kāi)發(fā)和模塊化

　　在快節(jié)奏的科技世界里，時(shí)間遠(yuǎn)比金錢重要——產(chǎn)品上市的延遲可能意味著成敗。上市較晚的產(chǎn)品往往處于明顯的競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)，即使性能再?gòu)?qiáng)大也無(wú)法彌補(bǔ)。如今還有誰(shuí)還記得Zune?在單色iPod盛行的時(shí)代，它的無(wú)線歌曲共享和彩色顯示屏并不足以撼動(dòng)如此強(qiáng)大的市場(chǎng)領(lǐng) 先地位。先發(fā)優(yōu)勢(shì)至關(guān)重要，因?yàn)榭蛻敉ǔ��?huì)被市場(chǎng)領(lǐng) 導(dǎo) 者所吸引，而后來(lái)者則不得不與低端客戶競(jìng)爭(zhēng)，并被迫進(jìn)行價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。

　　不幸的是，在半導(dǎo)體行業(yè)，較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期已成常態(tài)。盡管整個(gè)行業(yè)都受制于較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期，但對(duì)于初創(chuàng)公司來(lái)說(shuō)，這尤其具有挑戰(zhàn)性。

　　半導(dǎo)體行業(yè)的特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年且不斷延長(zhǎng)。

　　復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求： 芯片正變得越來(lái)越復(fù)雜，數(shù)十億個(gè)晶體管集成在極小的空間里——蘋果的 M2 Ultra 芯片就集成了超過(guò) 1300 億個(gè)晶體管。設(shè)計(jì)如此復(fù)雜的硬件需要極高的精度，并且需要耗費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)完善。

　　串行開(kāi)發(fā)流程： 傳統(tǒng)的芯片開(kāi)發(fā)遵循串行路徑——架構(gòu)、微架構(gòu)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、原型設(shè)計(jì)、啟動(dòng)、確認(rèn)，然后是批量生產(chǎn)。這種“串行”開(kāi)發(fā)方法意味著每個(gè)階段都必須以高質(zhì)量完成才能進(jìn)入下一個(gè)階段，從而導(dǎo)致長(zhǎng)期延遲的風(fēng)險(xiǎn)累積。如果在這個(gè)串行流程的某個(gè)階段犯了錯(cuò)誤，而該錯(cuò)誤在后續(xù)的另一個(gè)階段被發(fā)現(xiàn)，則必須再次重復(fù)該串行流程。這種串行芯片開(kāi)發(fā)方法是行業(yè)發(fā)展的一種自然方式，其原因有很多。其中一個(gè)因素是每個(gè)階段的專業(yè)知識(shí)各不相同。例如，驗(yàn)證工程師只有在設(shè)計(jì)完成之后才能測(cè)試設(shè)計(jì)的正確性。可測(cè)試性設(shè)計(jì) (DFT) 工程師只有在設(shè)計(jì)足夠成熟，測(cè)試插入能夠捕獲正確事件時(shí)才能參與其中并貢獻(xiàn)價(jià)值。我們的行業(yè)依賴設(shè)計(jì)審查流程和文檔來(lái)簡(jiǎn)化這些階段，并減少過(guò)程中的溝通不暢和錯(cuò)誤。但這些方法并不總是有效。

　　開(kāi)發(fā)成本不斷上升： 芯片開(kāi)發(fā)成本極其高昂——僅高通一家，2024 年的研發(fā)支出就接近 89 億美元。對(duì)于初創(chuàng)公司而言，籌集足夠的資金來(lái)支撐漫長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程幾乎是不可能的，這將給初創(chuàng)公司帶來(lái)嚴(yán)重的后果。漫長(zhǎng)的上市時(shí)間和高昂的開(kāi)發(fā)成本意味著，任何一家半導(dǎo)體初創(chuàng)公司如果沒(méi)有大量資金(通常高達(dá) 1 億美元甚至更多)就無(wú)法開(kāi)展項(xiàng)目。

　　投資者意識(shí)到高昂的融資要求，因此傳統(tǒng)的通過(guò)籌集親朋好友的資金或經(jīng)驗(yàn)豐富的天使投資人來(lái)啟動(dòng)公司的方式被拒之門外。即使在大公司內(nèi)部，押注新市場(chǎng)或激進(jìn)的設(shè)計(jì)也可能帶來(lái)可怕的后果，因此缺乏創(chuàng)新精神的領(lǐng) 導(dǎo) 者會(huì)避免這樣做。因此，除了炒作周期之外，大多數(shù)半導(dǎo)體初創(chuàng)企業(yè)的想法都會(huì)夭折，而其他一些通常會(huì)被少數(shù)巨頭公司收購(gòu)。事實(shí)上，自2000年以來(lái)，風(fēng)險(xiǎn)投資對(duì)美國(guó)半導(dǎo)體初創(chuàng)企業(yè)的投資一直在下降。參見(jiàn)下文：

　　時(shí)光倒流至20世紀(jì)80年代初，我們看到半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)過(guò)程的參與者更加廣泛——例如硅谷傳奇的先驅(qū)仙童半導(dǎo)體、莫斯泰克、RCA半導(dǎo)體和Zilog ，它們?nèi)缃穸家阉ヂ浠虮桓�大的企業(yè)集團(tuán)收購(gòu)。在當(dāng)今的半導(dǎo)體領(lǐng)域，權(quán)力集中在英特爾、英偉達(dá)、高通和臺(tái)積電等少數(shù)幾家公司手中。

　　雖然一些半導(dǎo)體初創(chuàng)公司在人工智能和量子計(jì)算領(lǐng)域取得了進(jìn)展，但它們?nèi)匀皇巧贁?shù)例外。大多數(shù)初創(chuàng)公司都因?qū)⑿滦酒�推向市�?chǎng)所需的巨額成本和時(shí)間投入而感到壓力重重。IP 設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新者正經(jīng)歷著這種金字塔效應(yīng)，這種金字塔由少數(shù)幾家不愿承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的大公司主導(dǎo)。預(yù)計(jì) IP 公司將比大公司領(lǐng) 先一到兩個(gè)周期，因?yàn)榇蠊�司只有在與目標(biāo)設(shè)備相同的節(jié)點(diǎn)上經(jīng)過(guò)硅片全面審查后，才會(huì)使用這些 IP 模塊。

　　漫長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期帶來(lái)了另一個(gè)挑戰(zhàn)：未來(lái)市場(chǎng)需求的不確定性。芯片開(kāi)發(fā)商必須在產(chǎn)品發(fā)布前數(shù)年就做出決策，押注芯片最終上市時(shí)哪些特性和功能會(huì)受到市場(chǎng)歡迎。這些變化的需求可能來(lái)自市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，也可能來(lái)自行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如 IEEE、ITU-T 以及許多由公司集團(tuán)組建的聯(lián)盟，旨在開(kāi)發(fā)各種接口如何在芯片之間以及跨系統(tǒng)之間進(jìn)行連接和通信。

　　例如，假設(shè)您正在開(kāi)發(fā)一款采用 PCIe 接口的芯片，目前市場(chǎng)上流行的是第五代 PCIe 規(guī)范，但您知道 PCI-SIG(由 900 家公司組成的組織，負(fù)責(zé)維護(hù)和開(kāi)發(fā) PCIe 規(guī)范)正在開(kāi)發(fā)下一代 PCIe 接口，該接口將具有更高的帶寬和新功能，并將在一兩年后發(fā)布。您會(huì)怎么做?您會(huì)傾向于降低尚未完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的過(guò)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)，為此會(huì)考慮在新規(guī)范發(fā)布時(shí)(甚至在您的芯片準(zhǔn)備好投入生產(chǎn)之前)“可能”發(fā)生的意外情況。

　　為了應(yīng)對(duì)潛在的市場(chǎng)和技術(shù)變化，各大公司往往會(huì)在芯片上添加額外的功能——更高的可編程性、更強(qiáng)的功耗、更大的內(nèi)存，以及更多“以防萬(wàn)一”的功能。這種做法會(huì)導(dǎo)致芯片設(shè)計(jì)臃腫，消耗更多資源，增加開(kāi)發(fā)成本，降低效率。這種冒險(xiǎn)有時(shí)能帶來(lái)回報(bào)，但更多時(shí)候會(huì)導(dǎo)致代價(jià)高昂的延期和產(chǎn)品失敗。

　　在這種情況下，我們需要：

　　1

　　并行開(kāi)發(fā)：一個(gè)潛在的解決方案是借鑒軟件行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，采用更敏捷的并行開(kāi)發(fā)模式。開(kāi)發(fā)流程的多個(gè)階段可以同時(shí)運(yùn)行，而不是等待每個(gè)階段完成后再開(kāi)始下一個(gè)階段。這可以大幅縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，使公司能夠更快地響應(yīng)技術(shù)變革和市場(chǎng)需求。

　　2

　　模塊化設(shè)計(jì)：另一種方法可能是模塊化芯片設(shè)計(jì)。通過(guò)創(chuàng)建具有可互換組件的芯片，公司可以更輕松地適應(yīng)市場(chǎng)變化，而無(wú)需從頭開(kāi)始整個(gè)設(shè)計(jì)流程。最近，業(yè)界采用了 3D 芯片堆疊技術(shù)來(lái)減小芯片組中每個(gè)芯片的尺寸，從而提高良率并降低整體解決方案的成本。同樣，有些公司使用芯片小片 (chiplet) 來(lái)劃分不同的核心和接口，這樣，設(shè)計(jì)中某個(gè)部分的更改就不需要重新設(shè)計(jì)整個(gè)大型芯片。

　　3

　　操作系統(tǒng)： 早期的軟件先驅(qū)們?cè)��?jīng)編寫(xiě)在裸機(jī)上運(yùn)行的代碼。軟件不僅要提供實(shí)用的應(yīng)用程序和用戶體驗(yàn)，還必須管理內(nèi)存、程序計(jì)數(shù)器和外設(shè)等資源。早在 20 世紀(jì) 50 年代，IBM 推出了 GM-NAA I/O，并在 20 世紀(jì) 70 年代 UNIX 的推出使其普及開(kāi)來(lái)，軟件工程師們就認(rèn)識(shí)到引入標(biāo)準(zhǔn)化操作系統(tǒng)來(lái)管理應(yīng)用程序資源大有裨益，這些資源包括用于同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序的調(diào)度程序，以及用于網(wǎng)絡(luò)、安全等的工具和函數(shù)庫(kù)。相比之下，硬件設(shè)計(jì)將從類似的概念中受益匪淺，工程師可以專注于開(kāi)發(fā)新功能，而不必?fù)?dān)心組織和管理芯片資源。

　　總而言之，我們面臨的問(wèn)題是——我們能做些什么?我相信，各個(gè)方面循序漸進(jìn)改進(jìn)的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束。挑戰(zhàn)越來(lái)越大，后果也越來(lái)越可怕。

　　顯然，一個(gè)充滿活力且不斷發(fā)展的行業(yè)需要持續(xù)創(chuàng)新，而創(chuàng)新的投資承受能力不應(yīng)只局限于少數(shù)幾家大型企業(yè)�；仡櫸覀儼l(fā)展的歷史，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，從1993年開(kāi)始，nVidia就憑借2000萬(wàn)美元的投資，在上市前經(jīng)過(guò)幾輪融資，打造出了一個(gè)全新的企業(yè)。我的第 一家初創(chuàng)公司Centillium Communication作為一家私營(yíng)公司籌集了5000萬(wàn)美元。2000年上市時(shí)，我們銀行賬戶里還有1700萬(wàn)美元。到2017年Aquantia上市時(shí)，我們已經(jīng)籌集了近2億美元。這種趨勢(shì)不利于一個(gè)充滿活力的創(chuàng)新型行業(yè)。

　　隨著生成性人工智能的出現(xiàn)，我們擁有獨(dú)特的機(jī)會(huì)積極追求打破現(xiàn)狀并再次振興我們的行業(yè)。

　　人工智能

　　助力半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的未來(lái)

　　Cognichip有一個(gè)崇高的目標(biāo)，那就是創(chuàng)建一個(gè)基礎(chǔ)的 AI 模型，以幫助更快地將新芯片推向市場(chǎng)。

　　總部位于舊金山的 Cognichip 正在致力于構(gòu)建一個(gè)基于物理學(xué)的基礎(chǔ) AI 模型，供半導(dǎo)體公司用來(lái)加速新芯片的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。如上所述，該公司將這種方法稱為“Artificial Chip Intelligence”，并希望它能夠幫助將芯片生產(chǎn)時(shí)間縮短 50%，并降低相關(guān)成本。

　　這一雄心勃勃的想法來(lái)自半導(dǎo)體行業(yè)資深人士 Faraj Aalaei，他曾在富士通網(wǎng)絡(luò)通信公司和 Centillium Communications 等多家公司工作過(guò)。Aalaei表示，他的公司起源于 2015 年。當(dāng)時(shí)，Aalaei 是硅谷領(lǐng)導(dǎo)小組的成員，該小組經(jīng)常開(kāi)會(huì)討論行業(yè)存在的問(wèn)題。

　　他越來(lái)越擔(dān)心半導(dǎo)體行業(yè)的現(xiàn)狀。他向與會(huì)者介紹了風(fēng)險(xiǎn)投資對(duì)半導(dǎo)體公司投資的急劇下降。他說(shuō)，風(fēng)險(xiǎn)投資在2000年達(dá)到頂峰，每年有200筆交易，而到2015年則下降到每年只有一兩筆。

　　在他看來(lái)，這個(gè)原因顯而易見(jiàn)：芯片設(shè)計(jì)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，耗資過(guò)大。結(jié)果，擁有大膽新想法的創(chuàng)業(yè)者越來(lái)越少，挑戰(zhàn)現(xiàn)狀的創(chuàng)業(yè)者越來(lái)越少，顛覆性創(chuàng)新也顯著減少。更糟糕的是，愿意或能夠應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的工程師隊(duì)伍正在萎縮。

　　“我實(shí)際上是在警告其他CEO，這對(duì)我們不利，”Aalaei說(shuō)。“這對(duì)美國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)不利，我們需要做的是從根本上改變現(xiàn)狀。如果這種趨勢(shì)持續(xù)下去，我們將失去競(jìng)爭(zhēng)力。我們將失去帶來(lái)新想法的活力。”

　　我們所熟悉的半導(dǎo)體創(chuàng)新模式，即由有遠(yuǎn)見(jiàn)的投資者支持的小團(tuán)隊(duì)先驅(qū)，正在消失。 他說(shuō)，考慮到新芯片上市所需的時(shí)間，這些公司未能吸引風(fēng)險(xiǎn)投資者也就不足為奇了。然后，他把這個(gè)想法擱置了近十年。

　　自2015年以來(lái)，該行業(yè)經(jīng)歷了人工智能的崛起，重新點(diǎn)燃了人們對(duì)半導(dǎo)體的興趣。目前，每年大約有八家由風(fēng)險(xiǎn)投資支持的芯片初創(chuàng)公司涌現(xiàn)。雖然這是一個(gè)進(jìn)步，但它仍然凸顯了一個(gè)核心問(wèn)題：即使在一場(chǎng)依賴半導(dǎo)體的重大技術(shù)革命中，新芯片公司的數(shù)量仍然遠(yuǎn)低于歷史水平。同樣的創(chuàng)新障礙依然存在。

　　于是，他決定在2024年創(chuàng)立Cognichip。

　　自那以后，Cognichip 一直在秘密運(yùn)營(yíng)，并組建了一支由來(lái)自斯坦福、谷歌和麻省理工學(xué)院等高校的人工智能專家組成的團(tuán)隊(duì)。Aalaei 表示，該模型至少需要幾年時(shí)間才能達(dá)到“終 極性能”，但他表示，在達(dá)到這一目標(biāo)之前，它應(yīng)該能夠?yàn)槠髽I(yè)提供幫助。

　　“當(dāng)我們達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，也就是ACI，我們將構(gòu)建一個(gè)能夠像專業(yè)工程師一樣運(yùn)作的系統(tǒng)，”Aalaei說(shuō)道。“一旦我們實(shí)現(xiàn)了這個(gè)愿景，那么你實(shí)際上可以用更少的人力，在更短的時(shí)間內(nèi)完成同樣的工作。”

　　Cognichip 現(xiàn)已嶄露頭角，獲得由 Lux Capital 和 Mayfield 共同領(lǐng)投、FPV 和 Candou Ventures 跟投的 3300 萬(wàn)美元種子輪融資。

　　如Aalaei所說(shuō)，重塑一個(gè)行業(yè)并非孤軍奮戰(zhàn)。為此他組建了一支世界一流的團(tuán)隊(duì)，匯聚了來(lái)自亞馬遜、谷歌、蘋果、新思科技和 KLA 等公司的 AI、芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)專家——我夢(mèng)寐以求的高管團(tuán)隊(duì)，其中包括：

　　聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Ehsan Kamalinejad是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域公認(rèn)的權(quán)威。他曾領(lǐng)導(dǎo) Apple 的機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目，包括 Apple Photos 中的“回憶”功能，并在 AWS 率先開(kāi)發(fā)了強(qiáng)化學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。

　　的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席架構(gòu)師Simon Sabato是芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)領(lǐng)域的資深人士。他曾在谷歌、思科和 Cadence 擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)，在 FPGA 加速器、ASIC 和高速網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域擁有深厚的專業(yè)知識(shí)。

　　軟件創(chuàng)始副總裁Mehdi Daneshpanah擁有超過(guò) 15 年的人工智能和企業(yè)軟件經(jīng)驗(yàn)。他曾領(lǐng)導(dǎo) KLA 的全球軟件團(tuán)隊(duì)，目前負(fù)責(zé) Cognichip 人工智能半導(dǎo)體設(shè)計(jì)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。

　　首席產(chǎn)品官Stelios Diamantidis是一位擁有25年EDA經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)始人、技術(shù)專家和AI驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)的先驅(qū)。他領(lǐng)導(dǎo)了新思科技的生成式AI卓 越中心，并推出了全球首 個(gè)面向半導(dǎo)體的AI應(yīng)用程序DSO.ai 。

　　Mayfield 的執(zhí)行合伙人 Navin Chaddha 表示，當(dāng)他被介紹給 Aalaei 時(shí)，他覺(jué)得他們“簡(jiǎn)直是一丘之貉”。半導(dǎo)體行業(yè)的絕大多數(shù)工作仍然由人類完成;他表示，他認(rèn)為現(xiàn)在正是將人工智能引入該行業(yè)的好時(shí)機(jī)。

　　“這是一個(gè)主要的痛點(diǎn)，而這家公司提供的解決方案將是半導(dǎo)體行業(yè)的止痛藥，而不是維生素，”Chaddha說(shuō)道。“如果沒(méi)有人類做這項(xiàng)工作，人工智能能在人才短缺的情況下完成嗎?首先，他們擁有一支優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì);其次，他們正在解決一個(gè)規(guī)模龐大、價(jià)值數(shù)萬(wàn)億美元的行業(yè)中的一個(gè)真正痛點(diǎn)。”

　　Aalaei 表示，他希望 Cognichip 也能幫助芯片制造的普及化，以便更多半導(dǎo)體公司能夠起步并獲得投資。他還表示，更便捷的準(zhǔn)入也意味著規(guī)模較小的公司也能為特定型號(hào)或更小型號(hào)制造更專用的芯片。

　　這一切都取決于該公司何時(shí)或是否能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能芯片智能。

　　按照他們所說(shuō)，芯片設(shè)計(jì)起源于 20 世紀(jì) 90 年代。然而你，盡管巨大的創(chuàng)新已經(jīng)使設(shè)備制造規(guī)模進(jìn)入了埃時(shí)代，但用于大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)抽象、工作流程和工具都是幾十年前發(fā)明的，這讓它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中碰到了問(wèn)題。

　　“我們做的不是漸進(jìn)式的改變，”Aalaei 說(shuō)，“我們不是在構(gòu)建一個(gè)EDA工具，我們也不是想對(duì)流程進(jìn)行些許調(diào)整。我們?cè)噲D為我們的行業(yè)設(shè)定一個(gè)新的目標(biāo)，并帶來(lái)一些重大的改變。”

　　總而言之，該公司正在構(gòu)建一個(gè)基于物理原理的基礎(chǔ)模型，該模型擁有設(shè)計(jì)師級(jí)別的認(rèn)知能力，能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能芯片。他們的目標(biāo)是讓芯片設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、更經(jīng)濟(jì)，讓世界各地的工程師都能以更少的障礙和更快的速度進(jìn)行創(chuàng)作。

　　“我們相信人工智能和計(jì)算應(yīng)該成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)流程的主力。工程師們可以將精力集中在創(chuàng)造力、領(lǐng)域精通以及打造卓 越芯片上，擺脫繁瑣的人工操作。ACI將使這一切成為可能。”Aalaei強(qiáng)調(diào)。