AI、数字孪生与青少年教育如何影响芯片设计的未来

摘要：虽然是进博会“新生”，但作为从芯片到系统设计解决方案的全球领导者之一，新思科技的展台可能是单位面积科技含量最高的区域了。为什么这么说？这是因为先进集成电路工艺是全球精密制造的皇冠，目前最先进的3纳米工艺，已经可以在一平方毫米的面积上集成2.16亿个晶体管（台积

虽然是进博会“新生”，但作为从芯片到系统设计解决方案的全球领导者之一，新思科技的展台可能是单位面积科技含量最高的区域了。为什么这么说？这是因为先进集成电路工艺是全球精密制造的皇冠，目前最先进的3纳米工艺，已经可以在一平方毫米的面积上集成2.16亿个晶体管（台积电N3E工艺），到2纳米时，晶体管密度更有望提升到2.5亿个/平方毫米以上，毫无疑问，半导体工艺是当前精密制造领域技术密度最高的领域，而半导体先进工艺的实现，不仅需要最先进的半导体制造产线，也离不开EDA工具与IP。

EDA（电子设计自动化）是电子半导体行业中各种开发与仿真工具的总称，而IP（设计可重用模块）则代表了芯片设计与制造行业开发过程中累积的各种知识产权，EDA与IP的产品形态均为“软件”，与“轻薄短小”著称的芯片相比，都不占用空间，因而称之为单位面积科技含量最高当然是实至名归。

新思科技进博会展台

既然科技含量高，那么现场讲解就很重要，为了让观众了解到当前EDA与IP的最新发展，新思科技在展台上举办了多场前沿技术研讨会，话题涵盖EDA+AI、车规芯片与数字孪生等多个热门方向。

从设计到测试，芯片开发全面AI化

新思科技是业内最早推行AI化设计工具的厂商，早在2020年即推出了设计AI工具DSO.ai，此后又陆续推出了验证AI工具VSO.ai、测试AI工具TSO.ai，以及模拟芯片AI工具ASO.ai，如今已经建立起面向芯片开发的全栈式AI驱动型EDA解决方案Synopsys.ai，持续引领全球EDA+AI设计新范式。

《EDA+AI：双向赋能，共同发展》技术演讲

据新思科技介绍，DSO.ai是AI驱动的芯片设计自动化空间探索工具，使用该工具，可以最小化工程师的经验与能力差异，将优化策略与设计空间扩展到工程师人力无法触及的范围，并有效缩短设计优化的迭代时间。到现在，已经有20多家半导体公司基于DSO.ai工具实现了超过320款芯片量产。

VSO.ai则是AI驱动的验证工具，与传统工具相比，VSO.ai具备更高的验证覆盖率、提供更高的硬件利用率与资源利用效率，最终能为工程师提供更好的验证效率。根据客户反馈的数据，VSO.ai已经在多款量产芯片上，实现了10倍的验证效率提升。

TSO.ai是AI驱动的测试工具集，利用AI驱动的优化软件进行ATPG QoR（自动测试向量生成的结果质量）调整，能够自动进行ATPG参数搜索空间收敛，实现QoR优化，并通过有效的迭代和并行运行，智能减少测试探索空间，用最少的测试向量，实现目标覆盖率，从而缩短测试总时间。客户反馈数据显示，TSO.ai在五款量产芯片上，实现了测试效率与质量提升20%的改善。

ASO.ai则是针对模拟电路的版图迁移工具，通过ASO.ai，可以在不同工艺节点之间，快速移植模拟电路设计。用户已经在台积电和三星的工艺上，用ASO.ai进行了工艺迁移尝试，结果优异。

除了全套AI驱动的工具链，新思科技还积极推动AI驱动的大数据分析，从设计、制造到产品生命周期管理，新思科技与业内多家知名厂商联合部署，深度挖掘硅芯片生产制造和使用中的数据价值。

此外，新思科技AI驱动工具链Synopsys.ai已经向生成式AI扩展，推出了业界首款GenAI驱动的全EDA堆栈，为此，新思科技与微软Azure OpenAI服务进行战略合作，将第一代支持对话智能的Synopsys.ai Copilot引入了芯片设计应用中，该系列工具将为设计师提供知识、结果分析、工作流程创建、加入RTL代码和测试激励的自动化生成等方面的工具内指导。

在AI驱动的芯片设计与开发工具与设计方法学创新上，新思科技投入的资源与决心无与伦比，正走在颠覆现有芯片设计开发模式的路上。

数字孪生与车规IP，彻底打破汽车开发节奏限制

汽车正在向电动化与智能化迅猛转型，这深刻影响了产业格局，也在重塑汽车开发流程。随着积极拥抱变化的主机厂将越来越多电子设备搭载到车上，智能化功能成为新车重要卖点，主机厂在软件和芯片应用上的投入也越来越高，软件开发、测试与验证已经成为现代智能汽车开发中的最大成本：一辆车的代码量超过一亿行，而实现L5级别智能驾驶需要的代码量可能约10亿行，软件开发工作量飙升；新的电子电气架构，不断导入的更先进的芯片，持续的软件在栈更新，也给工程师增加了极多的任务量；对功能安全与信息安全极度重视，为了安全与质量，实车验证要累积行驶数十亿公里，这是新车开发成本与时间的重要约束。

智能汽车的功能愈加复杂，系统规模越来越大，而开发周期却在缩短，以前四到六年开发一代车，现在两年一代车，甚至更快，这种开发节奏需要新的开发工具与开发流程支持。得益于虚拟仿真技术的发展，汽车开发团队能够在电子数字孪生环境下，先行进行软件与功能的开发、测试及验证，而不必等到硬件模块可用前再展开，这等于将汽车软件开发时间提前了12个月左右。

《电子数字孪生赋能万物智能未来》技术演讲

新思科技的数字孪生（eDT）架构支持多保真度、多域、多抽象层级的数字孪生，范围覆盖芯片架构、芯片、电子电器元件、软件、整车中的电子电气元器件和芯片生命周期管理等全领域，提供架构、芯片、电子电器虚拟模型，软件在虚拟的数字孪生环境中进行开发和虚拟测试，以自动驾驶功能集成测试为例，用户可以在新思科技的虚拟ECU、系统可视化环境（System Visualization）和智驾（ADAS L4）和座舱平台（Android Automotive L4a）结合结合第三方环境仿真器（Environment Simulator）从而展开自动驾驶功能的开发与测试。

相比传统硬件在环测试或路测，汽车工业数字孪生（eDT）帮助汽车开发人员更早进入软件与功能开发阶段，加速软件迭代速度并降低开发成本，也大幅减少了整车测试成本，可有效提升新车开发节奏，满足汽车产业新时代的开发速度要求。

除了数字孪生eDT，新思科技提供的车规IP也能加速车规芯片的研发进度，为了助力汽车研发工程人员开发安全可靠高性能的芯片，新思科技全系汽车解决方案都非常重视功能安全，到现在已经有67类产品通过ISO-26262汽车功能安全认证，为汽车功能安全做好了基础保障。

打好未来“芯”基础

除了AI与智能汽车，在这次进博会上，新思科技还在数据中心与医疗应用方面做了专题演讲，并介绍了其专为中小学生定制化设计的芯片STEM教育项目。

众所周知，半导体、芯片是高科技产业，人才在芯片产业发展过程中发挥着至关重要的作用。近年来，我国对芯片产业人才培育的重视程度也持续加大，2020年国务院学位委员正式下达文件，设集成电路专业为一级学科，成为一级学科后的集成电路专业，将在学科建设、人才培养方案上具备更多自主性，各高校将陆续开设相关课程，这将大大增强芯片相关人才的培养力度，有助于弥补芯片人才短缺的问题。

《新思科技K12STEAM实践课程》技术演讲

新思科技把对人才培养的努力向前推进了一步，新思科技率先开发了青少年芯片设计EDA平台，将创新芯片教育实践课程引入初高中课堂，建立了从青少年到大学、专业人士的全人才梯队。

新思科技大力发展青少年芯片科学教育

据新思科技介绍，新思科技在上海两所中学与青海西宁一所中学设立了中学必修选修课，面向对芯片方向感兴趣的中学生。并开展了多个面向不同年龄组的少年芯片开发活动，包括向中低年级组同学介绍知识为主的分享课，以及面向中高年级组的芯片设计体验课。新思科技还为该系列课程开发了全部的STEM教具与相关软件，由中国工程师开发制作完成。