類比晶片設計自動化？加拿大新創Astrus 用AI 完成！

Astrus旨在使用AI 技術自動化晶片電路佈局，簡化設計流程，藉此大幅提高晶片設計工程師的生產力。DIGITIMES攝

於2023年1月成立的加拿大新創Astrus，致力於利用人工智慧（AI）近年的突破促進類比晶片設計的自動化。公司成立不到幾個月便引來一些半導體大廠的關注。

在種子輪融資中，Astrus籌集了27.5萬美元用於支持其技術概念驗證（PoC），得到了包括Khosla Ventures在內的三家投資者的支持。Astrus的聯合創辦人兼執行長Brad Moon在接受DIGITIMES Asia的採訪時表示，Intel的創業投資部門 Intel Capital 已經登門拜訪。

Moon是加拿大阿爾伯塔大學（University of Alberta）的畢業生，專攻類比晶片設計，最早在Teledyne DALSA公司從事衛星CMOS圖像感測器的設計，之後共同創辦了兩家涉及軟硬整合的新創。Astrus另外一位創辦人王澤一（Zeyi Wang）同樣出自阿爾伯塔大學，師承曾為AlphaGo 奠定技術基礎的Martin Müller教授。

Astrus旨在使用AI 技術自動化晶片電路布局，簡化設計流程，藉此大幅提高晶片設計工程師的生產力。Moon指出：「最先進的軟體開發工具和硬體開發工具之間存在巨大差距。這個問題在半導體產業最為明顯，特別是晶片設計工具。」 Moon將這種差距歸因於比較少人從事改進硬體開發工具。

在數位晶片的設計過程中，工程師使用硬體描述語言（Hardware Description Language）編寫代碼來對電路的邏輯進行建模和描述。然後，合成器（Synthesizer）會根據編寫的代碼再進行電晶體佈置（Placement）和佈線（Routing）。Moon表示：「我們真正關注的是這個環節。在設計數位晶片時，這個環節自動化程度很高。」

相比之下，設計類比晶片時，佈置和佈線過程完全是手動的。對於像運算放大器（Operational Amplifier） 這樣的常見類比電路，布局工程師需要花費六到二十個小時的時間進行佈置和佈線，然後將其交還給電路設計師進行仿真（Simulation）。考慮到諸如寄生效應等問題，布局和仿真的過程可能需要經歷五到十次迭代，總共可能需要兩到四個星期的來回交流才能完成設計，Moon指出。隨著電晶體尺寸的減小、布局敏感度的增加和製造規則的複雜化，布局挑戰變得更加嚴峻。

至今還沒有人能夠解決類比布局問題。然而，根據Moon的說法，人工智慧為這個產業帶來了一個轉折點，使得解決這個問題成為可能。通過Astrus開發的深度強化學習（Deep Reinforcement Learning）引擎「Astrus AI」，晶片設計師可以每天迭代五次，而不是往常的每周迭代五次。根據Astrus的估計，全球將有6萬名晶片設計師將使用這種工具，每人每年的最低定價為4萬美元，預計年營收為24億美元。

儘管產品尚未上市，但Moon表示Astrus已向潛在客戶展示了原型，並獲得了積極的回饋意見。公司計劃在大約4~8個月內推出初版的Astrus AI，並完成技術PoC後開始商業化。Moon表示，過程中一大挑戰為從零開始重新構建布局環境，以打造一個高效能的AI友好環境。這個過程佔據了Astrus大部分的開發時間。

在自動化類比晶片布局方面，Astrus並非無競爭對手，但Moon對Astrus信心十足，尤其是因為公司將寄生電阻和電容等因素納入考量。過去許多新創試圖自動化類比布局，但卻未能成功。根據Moon的說法，若沒有先進AI技術的協助下，這個領域基本上是一個死胡同。同時，一些新創選擇提高布局工程師的生產力，而不是嘗試自動化類比晶片佈局。隨這個方向略有突破，但仍與Astrus專注的方向相差甚遠。

下一步呢？雖然Astrus目前的產品針對某些類型的類比晶片和某些技術節點進行了優化，但公司計劃構建一個適用於所有電路和所有技術節點的通用AI引擎。Astrus還計劃推出具有專門功能的產品類別，以滿足高速運算市場的需求。

在首個產品上市之後，Astrus預計將進行一輪種子融資，金額在500萬美元左右，並尋求那些願意繼續參與未來融資輪次的投資者的支持。與此同時，Astrus正在與Intel 進行討論，以在該公司內部設立一個試點項目。隨著愈來愈多如Google和Amazon 的公司踏上晶片自主設計之路，Astrus 已可瞥見光明的前景。

責任編輯：陳奭璁