射頻集成電路（RFIC）對(duì)于提升通信能力至關(guān)重要——想想從 5G 網(wǎng)絡(luò)到 6G 的轉(zhuǎn)變——以及許多其他技術(shù)應(yīng)用。但這些芯片的設(shè)計(jì)也非常困難。

一個(gè)由多所大學(xué)組成的團(tuán)隊(duì)，得到了行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的深度參與，正在努力改變這一現(xiàn)狀。該團(tuán)隊(duì)由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，計(jì)劃將人工智能融入射頻集成電路（RFIC）的設(shè)計(jì)過(guò)程中，以降低制造這些重要芯片的難度。

“射頻集成電路的設(shè)計(jì)效率是一個(gè)大問(wèn)題；在大多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)單個(gè)芯片至少需要幾個(gè)月的時(shí)間，”德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校 Cockrell 工程學(xué)院 Chandra 家庭電氣與計(jì)算機(jī)工程系的教授、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 David Pan 表示?！拔覀兊哪繕?biāo)是通過(guò)人工智能輔助設(shè)計(jì)流程，顯著提高設(shè)計(jì)效率，減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，同時(shí)降低進(jìn)行射頻集成電路設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)門(mén)檻?！?/p>

為支持這項(xiàng)研究，該團(tuán)隊(duì)獲得了 Natcast（一家運(yùn)營(yíng)國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）的非營(yíng)利組織）提供的 960 萬(wàn)美元、為期 30 個(gè)月的資助。該中心是由《芯片與科學(xué)法案》建立的聯(lián)合體，旨在幫助加強(qiáng)美國(guó)在半導(dǎo)體生產(chǎn)各方面的能力。該資助是三項(xiàng)總計(jì)約 3000 萬(wàn)美元的資助之一，也是 NSTC 的“人工智能驅(qū)動(dòng)射頻集成電路設(shè)計(jì)賦能計(jì)劃”有史以來(lái)首次資助。該中心是由《芯片與科學(xué)法案》建立的聯(lián)合體，旨在幫助加強(qiáng)美國(guó)在半導(dǎo)體生產(chǎn)各方面的能力。

研究?jī)?nèi)容： 該項(xiàng)目名為“GENIE-RFIC：生成式智能快速射頻集成電路設(shè)計(jì)引擎”，旨在針對(duì)硅基互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）射頻集成電路（RFIC）和氮化鎵（GaN）單片微波集成電路（MMIC）。人工智能驅(qū)動(dòng)的工具將根據(jù)目標(biāo)規(guī)格進(jìn)行快速“逆向”設(shè)計(jì)，優(yōu)化電路拓?fù)浜蛥?shù)。

如今，射頻集成電路（RFIC）的設(shè)計(jì)需要大量手工操作，耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、仿真過(guò)程繁瑣且需要反復(fù)試驗(yàn)。這個(gè)領(lǐng)域非常專(zhuān)業(yè)，研究該領(lǐng)域的研究者不多，能夠設(shè)計(jì)這些芯片的公司也屈指可數(shù)。

研究人員旨在利用人工智能來(lái)顛覆這些流程，通過(guò)部署該技術(shù)來(lái)探索非常規(guī)設(shè)計(jì)并更快地優(yōu)化它們。人工智能工具將加快早期設(shè)計(jì)和優(yōu)化步驟?！包S金仿真”，正如大衛(wèi)·潘（David Pan）所指的那樣，仍然會(huì)在最后用于最終確定工作并確保芯片按預(yù)期性能運(yùn)行。

“通過(guò)利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，美國(guó)公司和研究機(jī)構(gòu)正準(zhǔn)備改變射頻集成電路（RFIC）的設(shè)計(jì)格局，實(shí)現(xiàn)大大縮短設(shè)計(jì)周期并達(dá)到更高的射頻集成電路性能，”Natcast 人工智能驅(qū)動(dòng)射頻集成電路設(shè)計(jì)賦能（AIDRFIC）項(xiàng)目程序經(jīng)理馬庫(kù)斯·帕恩（與大衛(wèi)·帕恩無(wú)關(guān)）表示。該 AIDRFIC 項(xiàng)目資助了 GENIE-RFIC 項(xiàng)目?！斑@項(xiàng) AIDRFIC 投資體現(xiàn)了 Natcast 推動(dòng)創(chuàng)新并確保美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)在寬帶、5G 和下一代射頻硬件技術(shù)進(jìn)步中保持領(lǐng)先地位的承諾?！?/p>

為何重要： 射頻集成電路（RFIC）對(duì)從通信到雷達(dá)再到下一代技術(shù)如自動(dòng)駕駛汽車(chē)和量子計(jì)算都至關(guān)重要。通過(guò)降低進(jìn)入門(mén)檻和加快設(shè)計(jì)過(guò)程，射頻集成電路可能更容易被那些原本沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識(shí)或資源的研發(fā)人員和公司所使用。

“當(dāng)你能將像射頻集成電路這樣的關(guān)鍵技術(shù)向更多有創(chuàng)造力的頭腦開(kāi)放時(shí)，那只能是好事，”電氣與計(jì)算機(jī)工程系的助理教授、該項(xiàng)目的共同首席研究員李森說(shuō)?！斑@意味著它可以用來(lái)解決更多問(wèn)題，并更快地推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。”

團(tuán)隊(duì)： David Pan 與電氣與計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域的同事 Amy Zhang 和 Sensen Li 一同合作，以及來(lái)自自然科學(xué)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授、機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)研究所主任 Adam Klivans。其他學(xué)術(shù)合作者包括 Dan Jiao（普渡大學(xué)）、Weidong Cao（喬治華盛頓大學(xué)）、Kenneth O（德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校）和 Taiyun Chi（萊斯大學(xué)）。

行業(yè)合作伙伴包括 IBM、Cadence 和 GlobalFoundries。研究人員正在開(kāi)發(fā)一家名為 CircuitGenie 的初創(chuàng)公司，以商業(yè)化該計(jì)劃的技術(shù)。一些未獲得資助的合作伙伴也在為這項(xiàng)工作做出貢獻(xiàn)，包括：德克薩斯電子研究所、Qorvo、NVIDIA、波音、德州儀器、亞德諾半導(dǎo)體、MediaTek 等。

什么其他 : 培訓(xùn)下一代勞動(dòng)力是全國(guó)半導(dǎo)體工作的主要部分；這個(gè)項(xiàng)目也不例外。奧斯汀大學(xué)將于明年秋季開(kāi)始一個(gè)新的半導(dǎo)體科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)碩士項(xiàng)目。達(dá)拉斯大學(xué)、 Rice 大學(xué)和喬治華盛頓大學(xué)將開(kāi)發(fā)專(zhuān)注于人工智能的夏季項(xiàng)目，為 K-12 和本科生提供各種機(jī)會(huì)，例如人工智能驅(qū)動(dòng)的芯片設(shè)計(jì)營(yíng)。