【行業(yè)資訊】AI助力芯片設(shè)計(jì)效率革命，6小時(shí)內(nèi)完成布局設(shè)計(jì)；Jeff Dean領(lǐng)銜推出最新方案
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《自然》本周發(fā)表的一篇論文A graph placement methodology for fast chip design指出，機(jī)器學(xué)習(xí)工具可以極大地加速計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)。研究顯示，該方法能給出可行的芯片設(shè)計(jì)，且芯片性能不亞于人類工程師的設(shè)計(jì)，而整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程只要幾個(gè)小時(shí)，而不是幾個(gè)月。這種方法已經(jīng)被谷歌（Google）用來(lái)設(shè)計(jì)下一代人工智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
不同元件在計(jì)算機(jī)芯片上的布局是決定芯片整體性能的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)芯片的物理布局既 復(fù)雜又耗時(shí)，自動(dòng)化難度大，需要專業(yè)人類設(shè)計(jì)工程師付出大量工作。美國(guó)加州谷歌研究院（Google Research）的Azalia Mirhoseini、Anna Goldie和同事的研究表明，機(jī)器學(xué)習(xí)工具可以用來(lái)加速這一名為“布局規(guī)劃”（floorplanning）的流程。
作者將芯片布局規(guī)劃設(shè)計(jì)成一個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)問(wèn)題，并開(kāi)發(fā)了一種能給出可行芯片設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他們訓(xùn)練了一個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體，讓這個(gè)智能體把布局規(guī)劃看作一種棋盤(pán)游戲：元件是“棋子”，放置元件的畫(huà)布是“棋盤(pán)”，“獲勝結(jié)果”則是根據(jù)一系列評(píng)估指標(biāo)評(píng)出的最優(yōu)性能（評(píng)估基于一個(gè)包含1萬(wàn)例芯片布局的參考數(shù)據(jù)集）。作者指出，這種方法能在6小時(shí)內(nèi)設(shè)計(jì)出與人類專家不相上下或是更好的可行芯片布局，有望為今后的每一代計(jì)算機(jī)芯片節(jié)省數(shù)千小時(shí)的人力。
基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的快速芯片設(shè)計(jì)圖規(guī)劃方法。芯片布局規(guī)劃是設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)芯片物理布局的工程任務(wù)。盡管經(jīng)過(guò)五十年的研究，芯片布局規(guī)劃仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要物理設(shè)計(jì)工程師花費(fèi)數(shù)月的精力來(lái)制作可量產(chǎn)的布局。本文提出一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的芯片布局規(guī)劃方法，在不到六個(gè)小時(shí)的時(shí)間里，自動(dòng)生成了芯片布局規(guī)劃圖，這些布局規(guī)劃圖在所有關(guān)鍵指標(biāo)上都優(yōu)于或可與人類生成的布局規(guī)劃圖相媲美，包括功耗、性能和芯片面積。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，將芯片布局規(guī)劃作為一個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種基于邊緣的圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能學(xué)習(xí)豐富的可遷移的芯片表示。利用過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，在解決新的問(wèn)題實(shí)例時(shí)變得更好、更快，使芯片設(shè)計(jì)可以由比任何人類設(shè)計(jì)師更有經(jīng)驗(yàn)的智能體來(lái)完成。該方法被用來(lái)設(shè)計(jì)Google的下一代人工智能(AI)加速器，并有可能為每一代新產(chǎn)品節(jié)省數(shù)千小時(shí)的人工努力。更強(qiáng)大的人工智能設(shè)計(jì)的硬件將推動(dòng)人工智能的進(jìn)步，在這兩個(gè)領(lǐng)域之間創(chuàng)造一種共生關(guān)系。