插图:tuput
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谷歌、Synopsys、Cadence和英伟达都公布过AI用于芯片设计的数字,从芯片面积缩小5%到验证快50倍不等。这些数字几乎都出自厂商自己,而唯一一次详细的外部复测,针对谷歌的AlphaChip,又遭到谷歌的反驳。
Synopsys自2023年2月7日起一直表示,在100款商用芯片上使用其DSO.ai工具的客户,总功耗最多降低25%,生产力提高三倍以上。这些数字出自Synopsys自己,AI芯片设计的大多数头条数字也都是这样:Cadence最高10倍的生产力,谷歌几小时完成的布局,英伟达缩小25%的加法器。对其中任何一个数字做的主要外部检验,是加州大学圣迭戈分校对谷歌AlphaChip的重跑,结果是在九个测试案例中,只有三个里AlphaChip的代理成本(一种综合的布局评分)最低。
流片(tape-out)是一份完成的芯片设计送交工厂的时刻。EDA是电子设计自动化的简称,指工程师用来布局和检查电路的软件。Synopsys和Cadence出售这类软件。
谷歌说AlphaChip做了什么
谷歌DeepMind在2024年9月26日发表的文章,由Anna Goldie和Azalia Mirhoseini撰写,为一种强化学习方法定名为AlphaChip,强化学习就是靠试错和奖励来学习的方法,用来在芯片上放置称为宏模块的大型电路块。文章称,它能在几小时内生成超过人类或与人类相当的布局,而人工需要几周甚至几个月。文中点名最近三代谷歌TPU AI加速器(v5e、v5p和Trillium)以及谷歌首款基于Arm的数据中心CPU Axion,是用过它的芯片。联发科说,已把AlphaChip扩展用于其最先进的芯片。
这一方法最早于2021年发表在《自然》上。2024年的文章附带一份《自然》的补充说明和一个公开的预训练检查点,也就是一组保存下来的模型权重。文中没有给出线长数字,TPU上的收益只出现在图表里,所引用的五位研究者也全都称赞这项工作。
提出异议的复测
加州大学圣迭戈分校的Chung-Kuan Cheng、Andrew Kahng和另外三位同事,于2023年2月21日发布了他们的首次评估,并在芯片布局研讨会ISPD 2023上做了报告。2026年3月10日的修订版加入了更强的模拟退火基线(一种通用的搜索方法)和新的基准测试。在代理成本上,作者报告模拟退火在九个案例中的六个最好,从谷歌检查点微调的AlphaChip在两个最好,从头训练的AlphaChip在一个最好。在最大的缩放设计(532个宏模块)上,模拟退火得到的详细布局线长为3,423,907微米,AlphaChip为3,893,091微米。在45纳米的Ariane设计上,他们的表III显示,在8块GPU上模拟退火用时11.52小时,AlphaChip用时36.18小时。论文称,截至2025年11月,其他人对《自然》论文结论的成功复现,还没有在会议或期刊上发表过。
《自然》于2023年9月20日加了一条编辑部说明,称“这篇文章中的性能主张已受到质疑”。次日,它撤下了Kahng的一篇评论文章;Kahng也曾审阅过谷歌的那篇论文,据撤稿通告所说,他改变了看法。谷歌DeepMind的Zoubin Ghahramani对撤稿观察(Retraction Watch)说,公司坚持经过同行评审的结果。
谷歌的回应由Goldie、Mirhoseini和Jeff Dean于2024年11月15日发表,称圣迭戈分校的团队没有对该方法做预训练,用了26个经验收集器,而《自然》论文的设置是512个,用了8块GPU,而不是16块,没有训练到收敛,并使用了不具代表性的测试案例。回应指出,受邀的ISPD论文不经同行评审。谷歌还说,《自然》在2024年4月完成了调查,并于当年9月撤掉了那条编辑部说明,这是SDxCentral对谷歌所述时间线的转述。
Igor Markov另行做的元分析,自2023年6月起就在arXiv上,结论是谷歌的方法逊于人类设计师、模拟退火和商用软件,并认为实施和报告中的错误损害了《自然》那篇论文。Goldie、Mirhoseini和Dean回应说,Markov分析的论文中有一篇是Markov本人合著的,他们说他没有披露这一点。
Synopsys和Cadence公布了什么
Synopsys 2023年2月的发布稿里有三类数字。汇总的说法是,在最初100次流片中,生产力提高三倍以上,总功耗最多降低25%,25%这一项没有点名客户。SK hynix的SoC负责人Junhyun Chun被引述的是,一个项目中单元面积减少15%,芯片面积缩小5%。意法半导体的Philippe d’Audigier被引述的是,在微软Azure云上,对功耗、性能、面积取舍的探索快了三倍以上。
Cadence 2022年6月为其Cerebrus工具发布的稿子里,联发科的Harrison Hsieh报告说,一个SoC模块的芯片面积缩小5%,功耗降低6%以上。瑞萨报告说,一款CPU设计的总负时序裕量(一种时序指标)改善75%,一款微控制器的漏电功耗降低,但未给出百分比。2024年6月,Cadence说,在三星SF2的一个设计上,Cerebrus相对最佳基线流程,把漏电功耗降低了10%以上。这些都是为发布而挑选的单个模块或项目。tuput没有找到对DSO.ai或Cerebrus的独立基准测试。
智能体是2026年的卖点
Cadence于2026年2月10日推出其ChipStack智能体,宣称编码和验证的生产力最高提升10倍,早期使用者有Altera、英伟达、高通和Tenstorrent。在tuput读到的报道中,客户称在选定的项目上验证快了4倍到10倍,没有哪个数字对应到具体的公司。到2026年8月18日,Cadence的Paul Cunningham说,已有约25个较大规模的部署,每个有几十到几百名用户。他举例说,一项五周的任务缩短到一周,并说最终签核仍由人和非智能体工具负责。
Synopsys 2026年9月28日的发布稿点出了AgentEngineer和Autopilot,宣称验证收敛最高快50倍,覆盖率提高20%。富士通的Toshio Yoshida被引述的是,在生成RTL(描述电路行为的代码)方面,生产力提高10%到30%。Synopsys称有50多项合作,计划在2026年底前上市。这些是Synopsys及其合作伙伴的数字,tuput没有找到对它们的外部基准测试。外部测试者如何评价编码智能体,见我们关于AI智能体独立测试的文章。
英伟达用AI做设计,也自己来测
英伟达的PrefixRL工作用强化学习设计加法器和类似电路。它2022年7月8日的博客称,最好的64位加法器在相同延迟下,面积比最先进EDA工具做出的小25%,而且Hopper GPU架构中有近13,000个AI设计的电路实例。随附的论文给出的是,相同延迟下面积最多小16.0%(32位)和30.2%(64位)。博客称,训练64位的情形用了超过32,000个GPU小时,每块GPU配256个CPU。
ChipNeMo是一篇由42位英伟达作者撰写、2023年10月31日首次发布的论文,把大语言模型(聊天机器人背后的那类模型)调整用于芯片设计。它报告说,一个工程助手聊天机器人在7分制上得6.0分,在简单的EDA脚本上正确率超过70%。摘要称,最大的模型在三个用例中的两个里胜过GPT-4。测试由英伟达自己的团队进行。
印度的设计者处在什么位置
印度新闻信息局(PIB)2026年1月27日报告,设计挂钩激励计划支持了24家初创企业,这些企业完成了16次流片,做出六款芯片,工艺最先进达12纳米。它还统计,先进EDA工具的使用时长约2,250万小时(2.25 crore小时)。PIB 2026年7月15日的一份发布稿称,获得行业标准EDA工具的有105家初创企业和中小微企业,另有315所大学用这些工具培训学生,目前约68,000人。两份发布稿都没有说这些工具是否含有AI功能,tuput也没有找到印度客户使用DSO.ai或Cerebrus的数字。该计划与我们关于印度芯片工厂的报道所述的工厂相互配合。
这些厂商在印度有庞大的团队。DIGITIMES 2025年7月22日的一篇报道称,Synopsys在班加罗尔、海得拉巴和诺伊达有6,000多名工程师,其智能体技术主要由这几座城市的团队开发。Cunningham估计,Cadence全球员工约三分之一在印度。VerifAIX是一家2024年成立的AI芯片验证初创企业,于2026年9月16日宣布完成500万美元(4.8亿卢比,48 crore)种子轮融资,由Endiya Partners和Bluehill VC共同领投,并计划在美国、印度和以色列扩充工程团队。tuput读到的报道没有给出其产品的性能数字。
哪些有独立测量,哪些没有
本文中有两项评估由公司之外的人做出,即圣迭戈分校的复测和Markov的分析,谷歌对两者都有异议。其余的是厂商的新闻稿,以及愿意具名的客户的引述。Synopsys计划在2026年底前发布AgentEngineer。
资料来源与延伸阅读
- Google DeepMind: How AlphaChip transformed computer chip design (26 September 2024)
- Cheng, Kahng, Kundu, Wang and Wang: An Updated Assessment of Reinforcement Learning for Macro Placement (arXiv 2302.11014, v3 of 10 March 2026)
- Igor L. Markov: The False Dawn, Reevaluating Google's Reinforcement Learning for Chip Macro Placement (arXiv 2306.09633, v10 of 28 September 2024)
- Goldie, Mirhoseini and Dean: That Chip Has Sailed, A Critique of Unfounded Skepticism Around AI for Chip Design (arXiv 2411.10053, 15 November 2024)
- Retraction Watch: Nature flags doubts over Google AI study, pulls commentary (26 September 2023)
- SDxCentral: Google DeepMind publishes paper refuting criticism of AI chip design platform AlphaChip
- Synopsys: AI-designed Chips Reach Scale with First 100 Commercial Tape-outs Using Synopsys Technology (7 February 2023)
- EE Journal: Cadence Cerebrus AI-Based Solution Delivers Transformative Results on Next-Generation Customer Designs (9 June 2022)
- CXOToday: Cadence and Samsung Foundry Accelerate Chip Innovation for Advanced AI and 3D-IC Applications (June 2024)
- Converge Digest: Cadence launches ChipStack AI Super Agent (10 February 2026)
- CXO Digitalpulse: Cadence expands India role as AI agents compress semiconductor design cycles (18 August 2026)
- Synopsys release via StockTitan: Synopsys powers autonomous engineering with a broad portfolio of AgentEngineer solutions (28 September 2026)
- Converge Digest: Synopsys unveils AgentEngineer and Autopilot platform for autonomous engineering (29 September 2026)
- NVIDIA Technical Blog: Designing Arithmetic Circuits with Deep Reinforcement Learning (8 July 2022)
- Roy and others (NVIDIA): PrefixRL, Optimization of Parallel Prefix Circuits using Deep Reinforcement Learning (arXiv 2205.07000)
- Liu and others (NVIDIA): ChipNeMo, Domain-Adapted LLMs for Chip Design (arXiv 2311.00176, v5 of 4 April 2024)
- PIB: Union Minister interacts with semiconductor chip design companies approved under the DLI Scheme (27 January 2026)
- PIB: Cabinet approves Semicon 2.0, with an outlay of Rs 1,27,500 crore (15 July 2026)
- Design And Reuse: Synopsys strengthens India's role with push for world's first AI-based chip foundry (22 July 2025)
- Startup Feed: VerifAIX raises $5 Mn to verify AI-made chip designs (16 September 2026)
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