當(dāng)前科技基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域可謂全面動(dòng)員，特別是在硅芯片方面。加速計(jì)算和 AI 更加聚焦于芯片核心，從超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心到科學(xué)超級(jí)計(jì)算皆是如此。但隨著需求上升，除制造能力外另一個(gè)障礙也限制芯片的及時(shí)供應(yīng)：芯片設(shè)計(jì)。

在芯片進(jìn)入制造廠之前，設(shè)計(jì)和驗(yàn)證這些日益復(fù)雜的芯片需要時(shí)間和人才。這就是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件提供商 Cadence 推出ChipStack AI Super Agent 期望解決的問(wèn)題，這是一個(gè)新的智能體 AI 系統(tǒng)，旨在自動(dòng)化前端芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，壓縮芯片開發(fā)中一些最耗時(shí)和重復(fù)的工作。

ChipStack AI Super Agent 聚焦于芯片開發(fā)流程的前端，在這里設(shè)計(jì)意圖被轉(zhuǎn)化為寄存器傳輸級(jí)（RTL）代碼、測(cè)試平臺(tái)和驗(yàn)證計(jì)劃。這個(gè)前端是制造開始前可能積累進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)——即設(shè)計(jì)和驗(yàn)證返工導(dǎo)致的延遲潛在可能——的地方。雪上加霜的是，Cadence 估計(jì)，到本十年末，行業(yè)將面臨數(shù)十萬(wàn)芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工程師的短缺。

Cadence 的驗(yàn)證軟件產(chǎn)品管理高級(jí)總監(jiān) Matt Graham 和智能體 AI 與 ChipStack 高級(jí)總監(jiān) Kartik Hegde，討論了這個(gè)新工具可以幫助工程師完成什么以及它如何融入現(xiàn)有的設(shè)計(jì)流程。

ChipStack AI Super Agent 如何工作

"我們?cè)谶@里發(fā)布的ChipStack AI Super Agent 真正是我們首次自動(dòng)生成知識(shí)產(chǎn)權(quán)——設(shè)計(jì)、測(cè)試工具和回歸套件——這些是在設(shè)計(jì)進(jìn)入制造前的芯片前開發(fā)階段所需要的，" Graham 告訴媒體。"我們真的認(rèn)為這是同類中的首創(chuàng)。"

ChipStack AI Super Agent 在芯片設(shè)計(jì)師和驗(yàn)證工程師已經(jīng)使用的前端工作流程中運(yùn)行。它不是取代 Cadence 的仿真、形式驗(yàn)證和分析引擎，而是位于它們之上，生成和編排這些工具所需的輸入，同時(shí)解釋它們的輸出。這個(gè)編排角色是許多自動(dòng)化發(fā)生的地方。系統(tǒng)不是提示 AI 模型生成孤立的代碼片段，而是協(xié)調(diào)多個(gè)可以生成 RTL、組裝測(cè)試平臺(tái)、定義驗(yàn)證計(jì)劃、執(zhí)行仿真、解析日志、診斷故障并對(duì)修復(fù)進(jìn)行迭代的智能體。這是人類工程師的工作方式，但速度快得多。

根據(jù) Hegde 的說(shuō)法，使這種方法成功需要訓(xùn)練智能體對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程本身有更深入的理解。"要將 LLM 智能體轉(zhuǎn)化為真正的芯片設(shè)計(jì)師需要什么。為此，我們投入了三樣?xùn)|西。“

第一個(gè)是給模型理解底層芯片設(shè)計(jì)及其意圖的能力。我們稱之為心智模型（Mental Model）。這是智能體提取關(guān)于這個(gè)芯片應(yīng)該做什么的知識(shí)的方式。

第二個(gè)，我們給了它精心設(shè)計(jì)的流程，關(guān)于如何設(shè)計(jì)和如何進(jìn)行驗(yàn)證的知識(shí)，因此智能體現(xiàn)在能夠進(jìn)行形式和仿真驗(yàn)證。

第三，我們給它運(yùn)行 EDA 工具的能力，教它如何調(diào)用 Cadence 的原則性軟件解決方案，如仿真器和形式引擎。

Hegde 提到的"心智模型"是軟件的基礎(chǔ)。它通過(guò)提取規(guī)范、RTL 代碼和其他設(shè)計(jì)工件來(lái)創(chuàng)建，結(jié)合傳統(tǒng)的靜態(tài)分析（使用 Cadence 數(shù)十年來(lái)完善的編譯器和解析器）與基于 LLM 的推理，以添加靜態(tài)工具本身不提供的上下文信息。例如，雖然編譯器可以識(shí)別端口或接口，但 LLM 可以通過(guò)檢查命名約定、文檔和周圍邏輯來(lái)幫助確定其功能。公司表示，這個(gè)心智模型充當(dāng)了智能體在生成代碼或測(cè)試時(shí)必須參考的基礎(chǔ)事實(shí)源，有助于防止概率模型已知的幻覺(jué)問(wèn)題。

一旦建立了心智模型，ChipStack AI Super Agent 就可以驅(qū)動(dòng)迭代的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證循環(huán)。在典型的驗(yàn)證工作流程中，系統(tǒng)使用模型生成測(cè)試計(jì)劃，編寫相關(guān)的測(cè)試代碼，運(yùn)行 Cadence 仿真或形式工具，并分析結(jié)果。如果測(cè)試失敗，智能體會(huì)解析日志，提出根本原因，并在重新運(yùn)行驗(yàn)證之前應(yīng)用修復(fù)，無(wú)論是自主進(jìn)行還是在工程師引導(dǎo)下進(jìn)行。Hegde 將此描述為一種故意的人機(jī)協(xié)同方法。雖然系統(tǒng)可以端到端運(yùn)行，但它設(shè)計(jì)為讓工程師在任何階段干預(yù)、提供反饋或調(diào)整假設(shè)。"用戶仍然掌握著主導(dǎo)權(quán)，" Hegde 說(shuō)。"這就像高級(jí)工程師與新工程師合作幫助他們完成任務(wù)。"

ChipStack AI Super Agent 依賴前沿 LLM，而不是從頭訓(xùn)練的模型。由于部署靈活性對(duì)于采用至關(guān)重要，Cadence 支持基于云端和本地的部署，反映了半導(dǎo)體開發(fā)中常見的數(shù)據(jù)隱私、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和安全問(wèn)題?？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)標(biāo)準(zhǔn) API 使用商業(yè)可用前沿模型運(yùn)行系統(tǒng)，而 Cadence 與模型提供商合作，針對(duì)芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證任務(wù)微調(diào)這些系統(tǒng)。

生產(chǎn)力提升

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)師和驗(yàn)證工程師來(lái)說(shuō)，智能體 AI 的吸引力在于它可以吸收重復(fù)性工作，并在芯片項(xiàng)目中節(jié)省大量時(shí)間。Cadence 表示，ChipStack AI Super Agent 的早期部署在這一領(lǐng)域顯示出數(shù)量級(jí)的改進(jìn)。根據(jù)公司的說(shuō)法，在設(shè)計(jì)編碼、測(cè)試平臺(tái)生成、測(cè)試計(jì)劃創(chuàng)建、回歸編排和故障分析方面，客戶報(bào)告的生產(chǎn)力提升高達(dá) 10 倍。

在內(nèi)部評(píng)估和客戶試點(diǎn)中，Cadence 聲稱曾經(jīng)需要幾天或幾周的任務(wù)已被壓縮到幾小時(shí)內(nèi)。公司舉例說(shuō)，形式驗(yàn)證周期從數(shù)周減少到數(shù)小時(shí)，測(cè)試計(jì)劃創(chuàng)建從數(shù)周加速到同日輸出。在 Hegde 展示的一個(gè)演示中，通常需要一個(gè)完整工作日的驗(yàn)證工作流程在不到 20 分鐘內(nèi)完成。

幾位早期客戶驗(yàn)證了這些說(shuō)法。FPGA 制造商 Altera 報(bào)告說(shuō)，在復(fù)雜設(shè)計(jì)上的驗(yàn)證工作大幅減少，而 AI 和加速器供應(yīng)商，包括 Nvidia、Qualcomm 和Tenstorrent，正在評(píng)估或在其生產(chǎn)工作流程中部署該系統(tǒng)。Tenstorrent 報(bào)告說(shuō)，在 ChipStack AI Super Agent 的早期評(píng)估中，形式驗(yàn)證時(shí)間顯著節(jié)省，包括在其自己的本地硬件上的部署。

"ChipStack 大大提高了我們形式驗(yàn)證工作的效率，" Tenstorrent 的 RISC-V 核心首席工程師 Daniel Cummings 在一份新聞稿中說(shuō)。"在三個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)塊的三個(gè)月評(píng)估中，它將驗(yàn)證時(shí)間減少了高達(dá) 4 倍。在 Tenstorrent 硬件上運(yùn)行智能體還證明了我們提供生產(chǎn)規(guī)模 LLM 工作負(fù)載所需的高性能本地推理的能力。"

它是如何走到一起的

雖然 ChipStack AI Super Agent 是 Cadence 首次主要的智能體 AI 產(chǎn)品發(fā)布，但其背后的工作已經(jīng)積累了多年。Graham 強(qiáng)調(diào)了 Cadence 的根基如何牢牢扎根于 EDA，在這里準(zhǔn)確性至關(guān)重要，在制造后發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤可能是災(zāi)難性的。

"每當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)芯片時(shí)，它都需要在進(jìn)入制造前 100% 正確。" Graham 說(shuō)。隨著時(shí)間的推移，那些能夠?qū)崿F(xiàn)這種精度的原則性仿真和優(yōu)化引擎已經(jīng)從芯片擴(kuò)展到印刷電路板、多物理場(chǎng)分析、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，甚至分子和生物仿真。Graham 說(shuō)，共同點(diǎn)是這種計(jì)算軟件的強(qiáng)度，建立在數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上，旨在提高工程生產(chǎn)力而不犧牲準(zhǔn)確性。

這種對(duì)確定性引擎的強(qiáng)調(diào)也解釋了 Cadence 將 AI 納入其產(chǎn)品的方法。公司大約六年前開始應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，首先優(yōu)化其現(xiàn)有工具的性能。然后是 Cadence 在 2025 年底收購(gòu)ChipStack。ChipStack 由 Hegde 于 2023 年聯(lián)合創(chuàng)立，他也是該公司的 CEO，專門使用 AI 解決前端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證瓶頸。Hegde 曾擔(dān)任芯片設(shè)計(jì)師，后來(lái)完成了專注于計(jì)算機(jī)架構(gòu)和機(jī)器學(xué)習(xí)的博士學(xué)位，他說(shuō)初創(chuàng)公司的目標(biāo)是通過(guò)加速最勞動(dòng)密集的階段來(lái)縮短制造芯片所需的時(shí)間。

Graham 和 Hegde 都將自己的背景作為設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工程師歸功于塑造了系統(tǒng)的開發(fā)。他們不是從一開始就追求完全自主，而是專注于編碼工程師每天所做的實(shí)際決策類型，從解釋規(guī)范到選擇驗(yàn)證方法、管理回歸和調(diào)試故障。對(duì)實(shí)際工程決策的關(guān)注也塑造了 Cadence 收購(gòu) ChipStack 后的速度。在交易完成僅三個(gè)月后，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)就結(jié)合了他們的優(yōu)勢(shì)——Cadence 的 EDA 基礎(chǔ)設(shè)施與 ChipStack 的智能體 AI 工作——交付了 ChipStack AI Super Agent。

"技術(shù)通過(guò)非常積極和敏捷的初創(chuàng)公司或通過(guò)既定公司在特定領(lǐng)域的投資而增長(zhǎng)。在這種情況下，我認(rèn)為知識(shí)和進(jìn)取性的正確組合走到了一起，" Graham 說(shuō)。"通過(guò)這次收購(gòu)，我認(rèn)為 Cadence 獲得了兩件關(guān)鍵的事情。一個(gè)是我們所做的核心創(chuàng)新，比如我談到的心智模型和專家流程。第二個(gè)，我們有一個(gè)世界級(jí)的團(tuán)隊(duì)，繼續(xù)為其提供動(dòng)力，" Hegde 說(shuō)。"我們核心創(chuàng)新和非常高質(zhì)量團(tuán)隊(duì)結(jié)合的關(guān)鍵加速了它的推出。"

展望未來(lái)

雖然 ChipStack AI Super Agent 還不是一個(gè)完全自主的系統(tǒng)，但 Graham 將其描述為朝那個(gè)方向邁出的早期一步。

"我們的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)完全自主的芯片設(shè)計(jì)。這是我們的‘登月計(jì)劃’。我們希望'規(guī)范進(jìn)入一邊，微芯片從另一邊出來(lái)'。" Graham 說(shuō)。"現(xiàn)實(shí)是，如果自主是真正在大規(guī)模部署基礎(chǔ)上達(dá)到那里需要多長(zhǎng)時(shí)間的指標(biāo)，我們可能距離那個(gè)還有十年或更遠(yuǎn)的距離。"

目前，Cadence 專注于特定的前端用例，在這些用例中自主可以安全且富有成效地應(yīng)用。工程師可以允許智能體端到端運(yùn)行，但他們也可以在任何階段干預(yù)以指導(dǎo)決策、調(diào)整假設(shè)或驗(yàn)證結(jié)果。隨著時(shí)間的推移，Cadence 預(yù)期隨著對(duì)智能體 AI 的信心增長(zhǎng)，以及系統(tǒng)暴露于更廣泛的設(shè)計(jì)和使用案例，這種平衡將會(huì)轉(zhuǎn)移。

高管們還建議，ChipStack AI Super Agent 背后的架構(gòu)設(shè)計(jì)為超越其初始范圍的擴(kuò)展能力。今天用于前端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的相同心智模型和智能體編排方法最終可能擴(kuò)展到芯片開發(fā)的其他階段，如集成、實(shí)現(xiàn)和簽核。

在其核心，對(duì) ChipStack AI Super Agent 的主要期望是一致性。該系統(tǒng)承諾不取代工程師及其來(lái)之不易的知識(shí)，而是減少他們?cè)敱M的手動(dòng)工作，同時(shí)保持一絲不茍的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。正如 Graham 所說(shuō)，"AI 智能體不會(huì)遭受疲勞。它工作在 500 頁(yè)時(shí)會(huì)和第 1 頁(yè)一樣徹底。"