إن عبارة “تريليون ترانزستور” تبدو مبالغة، لكنها ليست كذلك. إن تصميم الترانزستورات الرائدة اليوم يشبه توسيع هيكل لا يتوقف عن النمو أبدًا. يتم تثبيت الشرائح الصغيرة بمسامير بينما تقوم العبوة بتكديس كل شيء عموديًا، ويتم إعادة توجيه عناصر مثل توصيل الطاقة والوصلات البينية في كل مرة تتغير فيها البصمة. في نهاية المطاف، يتم التغلب على التحدي المتمثل في تصميم المخطط الفعلي من خلال تنسيق كل ما يرتبط به.
هذا التنسيق هو ما تستهدفه شركة Cadence من خلال ما تسميه ChipStack AI Super Agent الجديد. تم الإعلان عن النظام في 10 فبراير، وهو يتضمن مساعدًا يعتمد على الذكاء الاصطناعي عبر محفظة الأتمتة الإلكترونية والتصميمية لشركة Cadence، بهدف معلن هو مساعدة المهندسين على تصميم مشاريع أشباه الموصلات المعقدة وتصحيح الأخطاء والتحقق منها والتوقيع عليها بكفاءة أكبر.
وقال بول كننغهام، نائب الرئيس الأول لشركة Cadence، في تصريحات لـCadence: “سنحصل بسهولة على أكثر من تريليون ترانزستور… في الحزمة، بحلول نهاية العقد”. بلومبرج. “إنها زيادة هائلة في التعقيد.”
التركيز على التعبئة والتغليف
يعد تركيز كننغهام على “في الحزمة” مهمًا لأن النمو إلى تريليون ترانزستور لا يتعلق ببساطة بتقليص الميزات في العقد المتقدمة، ولكن تجميع قوالب متعددة في أنظمة موحدة من خلال شرائح صغيرة، ووسطاء 2.3D، وتكديس ثلاثي الأبعاد. ومع تحول الطموح المعماري إلى الأعلى، كذلك يتغير العبء الواقع على تنسيق التصميم.
قامت EDA منذ فترة طويلة بأتمتة آليات التصميم، من خلال التوليف والتنسيب والتوجيه وتحليل التوقيت والتحقق من جميع العمليات الخوارزمية العميقة التي تعمل على مجموعات حسابية كبيرة. تقدم الحزم متعددة القوالب مجالات ربط بيني إضافية وجزر طاقة، وتدفع إغلاق التوقيت عبر وصلات القالب إلى القالب، وتتطلب نمذجة حرارية عبر السيليكون المكدس. وبالتالي لم يعد التحقق معزولًا لمنع الصحة ولكنه يمتد إلى التفاعل على مستوى النظام بين المكونات غير المتجانسة.
يدير المهندسون هذه التفاعلات من خلال تدفقات الأدوات ذات الطبقات والبرامج النصية والقيود وعمليات التحقق من تسجيل الخروج، ولكن يمكن أن تمتد التقارير بسهولة إلى آلاف الأسطر، ويمكن أن تستغرق دورات تصحيح الأخطاء أسابيع. يقع وكيل Cadence's Super Agent فوق طبقة التنسيق هذه، ويعمل كما تصفه الشركة بأنه نظام ذكاء اصطناعي مدرب على المجال ومبني على “نموذج عقلي” لتصميم الرقائق بدلاً من نموذج لغة كبير للأغراض العامة. يمكن للمهندسين التفاعل مع مجموعة الأدوات بشكل محادثة، وطلب الإجراءات دون التنقل في كل برنامج نصي أو قوائم لا نهاية لها.
وقال: “يمكنك الدردشة مع جميع منتجات Cadence، وسيقومون بالرد عليك”. “لست بحاجة إلى أن تكون خبيرًا في البرمجة النصية. ولا تحتاج إلى معرفة جميع الميزات الرائعة ونقرات الأدوات في واجهات المستخدم الرسومية لدينا. يمكنك فقط أن تقول: “مرحبًا، انظر. هذا ما أريد أن أفعله”.”
قيود العمل
وتتوقع هيئة صناعة أشباه الموصلات أن تواجه الولايات المتحدة عجزاً يصل إلى عشرات الآلاف من العاملين في الصناعة بحلول نهاية العقد. ومن المتوقع أن يقع جزء كبير من هذه الفجوة على عاتق المهندسين والفنيين الحاصلين على درجات علمية متقدمة. في حين أن التوسع في القدرة الإنتاجية بموجب قانون تشيبس – وما يقابله من نقص في العمال – هو ما يميل إلى جذب أكبر قدر من الاهتمام من حيث النقص في مهارات أشباه الموصلات، فإن خبرة التصميم مقيدة بنفس القدر.
يتطلب تصميم وتطوير شرائح العقدة المتقدمة متخصصين في التنفيذ المادي، ومنهجيات التحقق، والتعبئة، وسلامة الإشارة، وبنية النظام، من بين مهارات أخرى. تتطلب هذه الأدوار سنوات من التدريب المتخصص والخبرة العملية، لكن الكليات والجامعات لا تنتج حاليًا خريجين بمعدل كافٍ لمطابقة الطلب والتوسع المتوقع.
لذلك، في حين أنه من الجيد القول “سوف نكسر علامة الترليون ترانزستور”، فإن الطلب على تنسيق العمليات يزداد وفقًا لذلك مع ترجمة المزيد من الكتل والواجهات إلى المزيد من سيناريوهات التحقق وأنماط الفشل. وبدون تغييرات كبيرة في سير العمل، ستتطلب عمليات التصميم نفسها المزيد والمزيد من ساعات العمل الهندسية التي سيكون من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، ملؤها.
يدعي Cadence أن Super Agent يمكنه تقديم تحسينات في الإنتاجية تصل إلى عشر مرات في مهام معينة، وهو رقم يعكس على الأرجح المكاسب المستهدفة في العمليات المتكررة والمثقلة بالتقارير. ومع ذلك، فإن التخفيضات الإضافية في وقت التكرار يمكن أن تتضاعف بسهولة عبر جداول التصميم الطويلة وتقطع شوطًا طويلًا نحو تسريع دورات التطوير.
تصميم شريحة الوكيل
جلب الذكاء الاصطناعي التوليدي أيضًا حالة من عدم اليقين إلى العديد من فئات البرامج، مما أثار تساؤلات حول ما إذا كانت النماذج المعممة يمكن أن تبتعد عن الأدوات المتخصصة. يعمل بائعو EDA في سوق مقيدة بشدة تحكمها أمثال مجموعات تصميم عمليات المسبك ومعايير التوقيع. هنا، لا يمكن بسهولة استبدال أشياء مثل محللات التوقيت وأدوات التحقق المادي بنماذج الأغراض العامة.
لكن نقاط الضعف موجودة: على مدى عقود، تطلب استخدام أدوات EDA طلاقة في البرمجة النصية، وتكوين التدفق، وخصوصيات الأنظمة البيئية المحددة للبائعين. لقد كان هذا الاحتكاك أيضًا جزءًا مما يبقي العملاء مدمجين. إذا تمكن مساعد الذكاء الاصطناعي الخارجي من الجلوس فوق تلك الأدوات وترجمة النية إلى أوامر أداة، فستبدأ طبقة الواجهة في الارتخاء.
من خلال تضمين نموذج مدرب على المجال داخل مكدسه الخاص، يضمن Cadence أن تكون واجهة المحادثة جزءًا من النظام الأساسي بدلاً من إحدى التراكبات المذكورة. لا يحل هذا “الوكيل الفائق” محل محركات التوقيت أو أدوات التحقق، ولكنه يقع بين المهندس وتلك الأدوات، ويفسر النية ويرسمها على التدفقات التي تم التحقق من صحتها داخل نظام Cadence البيئي. مع تجزئة البنيات إلى شرائح صغيرة وقوالب مكدسة، ستزداد القيود، وقد يؤدي المساعد الذي يمكنه تفسير طلب المصمم وترجمته إلى عمليات أداة متسلسلة بشكل صحيح إلى تقليل التكوين الخاطئ وتقصير دورات تصحيح الأخطاء.
الإيقاع ليس وحده هنا. ومن المعروف أن شركة Synopsys وغيرها تسعى إلى تحقيق طبقات مماثلة مدعومة بالذكاء الاصطناعي عبر محافظها الاستثمارية، حيث تقوم بتجميعها في مجموعات من الأدوات كوسيلة لتقليل أعباء التنسيق. إذا نجحت “كادينس” في القيام بذلك بطريقة ذات معنى، فإنها ستغير كيفية تعامل الفرق مع هذا النوع من النطاق الذي يصفه كانينغهام.
إن تريليون ترانزستور في حزمة واحدة يضاعف الواجهات والتحقق وعدد الطرق التي يمكن أن تفشل بها الأشياء. المزيد من القوالب يعني المزيد من عمليات التحقق من التوقيت عبر النطاقات. المزيد من مداخن السيليكون تساوي المزيد من التفاعلات الحرارية للنموذج. وعبء التنسيق، كما ذكرنا سابقا، يرتفع بالتوازي مع ذلك. وإذا لم يتوسع المعروض من المهندسين المتقدمين بنفس الوتيرة، فلا بد من استيعاب عبء التنسيق في مكان آخر. فإما أن تمتد دورات التطوير، أو أن يزداد الإنتاج الفعال لكل مهندس. يحاول Cadence تحقيق هذا الأخير من داخل سلسلة الأدوات.
التعليقات