生成式 AI PCB 設計的下一個方向
2023 年，生成式 AI 爆火刷屏，其中大語言模型 (Large Language Models，LLM) 是毋庸置疑的明星話題 —— LLM 似乎已經實現了感知能力，但實際上，LLM 僅擅長從歷史和即時資料中推理結果。
儘管「生成式 AI」近來才成為全球熱詞，但 Cadence 早已將其應用到設計流程之中，並稱其為「生成式設計」。二者本質相同 —— AI 能夠理解前後節點和約束條件，像人類一樣進行推理。
Cadence 客戶已經透過我們的 Joint Enterprise Data and AI (JedAI) Platform 體會到了生成式 AI 所帶來的切實好處。晶片設計者也在使用 Cadence Cerebrus AI 來設計更快、更便宜、更高性能的晶片。
現在， Cadence 將這種生成式 AI 技術擴展到了手動佈局佈線領域。
( 中文字幕 / 英文配音 )
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AI PCB 設計大有可為
PCB layout 工具首次問世時，它們在佈線方面的效果並沒有比手動操作好太多。如今，規則驅動自動化縮短了完成特定設計任務所需的時間，但 PCB 佈局佈線仍依賴人工設計，工程師需要考慮訊號完整性、電源層、熱管理等因素。
隨著多層設計、3D 堆疊和異構整合主流化，PCB 佈局佈線過程變得更加複雜。設計人員不得不平衡設計的各個方面，透過增加更多 PCB 層數，或降低品質標準，來避免延誤上市時間。
在執行計算密集型設計任務時，AI 的表現出色過人。面對當下和未來日益複雜的 PCB 設計，生成式 AI 提供了引人矚目的解決方案，這正是 Cadence Allegro X AI 產品將其作為核心功能的原因，該產品已於今年四月發佈，詳情請閱讀《 Cadence 推出 Allegro X AI，以縮短超過 10 倍的佈局佈線時間加速 PCB 設計》。
Allegro X AI 重塑 PCB 設計流程
生成式 AI 在 PCB 設計中最突出的優勢在於，它能夠探索廣闊的設計空間並快速高效地發現替代解決方案，這種能力無人能及。
但這並非意味著在無限的時間和資源下，人類無法達到相同的水準。生成式 AI 並不比人類更聰明，但它速度更快，有助於我們從激烈競爭中勝出，讓產品及時上市。
Allegro X AI 顛覆了 PCB 的設計流程。相比於在工程師面前擺出一張空白畫布， Allegro X AI 會根據最終結果所要求的零件和規則條件清單，篩選出大量可行的設計方案，包括各種佈局和佈線選項。對於專注於設計空間探索 (Design Space Exploration, DSE) 的硬體工程師來說，這項功能非常強大。雖然這在積體電路設計中早已司空見慣，但如今對於 PCB 設計而言卻至關重要，因為 PCB 中的積體電路越來越複雜。
只要向生成式 AI 發出指令，它就能根據額外的條件重新生成輸出，這在 PCB 設計中也不例外。設計人員可以調整約束條件，查看 Allegro X AI 在 8 層內而非 10 層內生成的可行設計方案，因為 8 層的設計方案將大大節省成本，畢竟每多一層，整個電路板的成本就會多10%。
大規模設計的多種方案嘗試可以説明設計者，在滿足訊號完整性、電源設計、熱管理等需求的情況下，採取最優佈線方案。同時，設計週期可從從數天縮短至數小時，甚至數分鐘。更快的設計迭代意味著更快的原型開發和產品開發，工廠每年可以製造出更多的電路板，並縮短終端產品的上市時間。
規則不容破壞
PCB 和 IC 設計的另一個基本差異在於設計的創造性。在 IC 中，設計人員依然在很大程度上局限於曼哈頓佈線策略。但 PCB 存在更大的自由設計空間，這是傳統演算法無法做到的，除非大幅度犧牲設計品質和線長。在這一環節，人類的創造力必不可少，但代價則是要花費數天反復進行佈局試驗。
值得聲明的是，Cadence 並不是要用 AI 取代傳統的計算演算法和自動化方法。Cadence 始終堅持一流的精准度和「自動建構校正」。Allegro X AI 的訓練資料十分廣泛，其中的設計有成有敗。這些資料並不用於確定準確與否。
Cadence 將基於物理的設計演算法與生成式 AI 相結合，將其用作啟發式演算法，確保輸出的資料準確無誤，同時也會借鑒過去積累的集體智慧，實現傳統演算法無法企及的最佳佈局佈線。
生成式 AI 能夠很好地模仿人類的創造力。二者相得益彰，有助於設計人員交付更優秀、更具競爭力的產品，並大幅縮短上市時間。生成式 AI 讓 Cadence 產品如虎添翼，透過更多解決方案可能，助力設計「一版成功」。
在下方影片中, Cadence 副總裁 Michael Jackson 討論了如何利用基於人工智慧的系統設計技術應對 PCB 佈局自動化的挑戰。Allegro X AI 將傳統的物理設計演算法與人工智慧技術相結合，以產生引人注目的 PCB 佈局。
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Cadence Allegro X AI 技術整合在剛剛發佈的 Allegro X Design Platform 23.1 最新版本中！
Allegro X Design Platform 為 PCB 和系統設計的工程師提供整合了邏輯 / 物理設計、系統分析和設計資料管理的系統設計平臺和新的技術升級。
全新的 EE 控制台，可進行版圖規劃和輸入分析；整合的 X AI 技術，能自動完成元件放置、電源網路分配和佈線；升級更新的 Allegro System Capture、Allegro Pulse 資料管理和雲連接等主要產品，能確保您獲得迄今為止最強大的 Allegro 性能，將整體設計生產力提高 4 倍。
譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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