英特爾自研AI工具，將耗時(shí)數(shù)周的芯片設(shè)計(jì)周期縮短至幾個(gè)小時(shí)

Olena Zhu博士，英特爾客戶端計(jì)算事業(yè)部高級(jí)首席工程師及人工智能解決方案架構(gòu)師 （來(lái)源：英特爾公司）

數(shù)十年來(lái)，我們需要將科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合，以決定將熱敏傳感器置于英特爾客戶端處理器的何處。

電路設(shè)計(jì)師會(huì)參考?xì)v史數(shù)據(jù)，來(lái)確定將熱感應(yīng)器放置在現(xiàn)代筆記本電腦的中央處理器（CPU）的哪個(gè)位置。他們還會(huì)依靠經(jīng)驗(yàn)判斷熱點(diǎn)容易出現(xiàn)的區(qū)域。這個(gè)復(fù)雜的流程可能需要耗費(fèi)6周時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，包括模擬工作負(fù)載，優(yōu)化傳感器位置，然后重新開始整個(gè)步驟。

如今，得益于英特爾工程師內(nèi)部研發(fā)的一種新的增強(qiáng)智能工具，系統(tǒng)級(jí)芯片的設(shè)計(jì)師無(wú)需再等6周才能知道他們是否找到了傳感器的最佳位置，他們?cè)趲追昼妰?nèi)就可以得到答案。

增強(qiáng)型智能的一小步，芯片設(shè)計(jì)的一大步

這款工具由英特爾客戶端計(jì)算事業(yè)部高級(jí)首席工程師及人工智能解決方案架構(gòu)師Olena Zhu博士帶領(lǐng)增強(qiáng)智能團(tuán)隊(duì)開發(fā)。這款工具幫助英特爾的系統(tǒng)架構(gòu)師們將數(shù)千個(gè)變量納入未來(lái)的芯片設(shè)計(jì)中。這只是眾多例子之一，其中英特爾團(tuán)隊(duì)利用人工智能知識(shí)來(lái)優(yōu)化各種工作負(fù)載。

增強(qiáng)型智能是人工智能的一個(gè)子集，關(guān)注的是人類和機(jī)器如何協(xié)同工作。

英特爾客戶端計(jì)算事業(yè)部首席工程師兼高級(jí)系統(tǒng)熱力學(xué)及機(jī)械架構(gòu)師Mark Gallina說(shuō)道：“像筆記本電腦這樣的客戶端產(chǎn)品非常依賴睿頻和峰值頻率。大家希望SoC能夠突破至更高的頻率，而這反過來(lái)會(huì)生成熱量?！?/p>

他詳細(xì)解釋了工程師們必須如何精確地分析激活CPU核心、輸入/輸出（I/O）以及其他系統(tǒng)功能的復(fù)雜、并發(fā)的工作負(fù)載，以精準(zhǔn)地確定熱點(diǎn)的位置。使得這個(gè)過程變得更加復(fù)雜的是確定在何處放置微小的熱傳感器，每一個(gè)都只比你用的普通圖釘尖稍大一點(diǎn)。

Gallina說(shuō)：“這個(gè)過程需要幾個(gè)星期，而且我們一次只能研究一到兩個(gè)工作負(fù)載?！?/p>

英特爾新型增強(qiáng)智能工具解決了這些需要靠推測(cè)進(jìn)行的工作。工程師輸入他們的邊界條件，這個(gè)工具可以處理數(shù)千個(gè)變量，幾分鐘內(nèi)就能返回理想的設(shè)計(jì)建議。

工程師們已在英特爾^? 酷睿? Ultra移動(dòng)處理器系列（Meteor Lake）SoC設(shè)計(jì)中應(yīng)用該工具。Meteor Lake于2023年12月14日正式發(fā)布。同時(shí)，這款工具也將會(huì)在未來(lái)客戶端產(chǎn)品如Lunar Lake及其后繼產(chǎn)品中得到應(yīng)用，這有助于進(jìn)一步擴(kuò)展AI PC等級(jí)的筆記本產(chǎn)品線。

英特爾增強(qiáng)智能團(tuán)隊(duì)成員，左起：Mark Gallina，Olena Zhu和Michael Frederick，位于俄勒岡州希爾斯伯勒的英特爾客戶端計(jì)算事業(yè)部實(shí)驗(yàn)室。

更多AI：利用增強(qiáng)AI識(shí)別熱工作負(fù)載以優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)

Olena Zhu和其團(tuán)隊(duì)成員首席工程師和AI解決方案架構(gòu)師Ivy Zhu還開發(fā)了一個(gè)能快速識(shí)別關(guān)鍵熱工作負(fù)荷的配套工具。

Olena解釋說(shuō)，其工作原理是這樣的：她的團(tuán)隊(duì)基于少數(shù)工作負(fù)載的模擬或測(cè)量結(jié)果，訓(xùn)練AI模型。然后，這些AI模型能夠預(yù)測(cè)英特爾尚未進(jìn)行模擬或測(cè)量的其他工作負(fù)載。

這兩款增強(qiáng)智能工具，共同提升了工程師們優(yōu)化未來(lái)英特爾處理器系列的芯片設(shè)計(jì)能力，包括用于驅(qū)動(dòng)下一代AI PC的客戶端處理器。

盡管這兩個(gè)工具都非常有用并且不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，但是增強(qiáng)智能在短期內(nèi)并不會(huì)取代真正的工程師。

Gallina表示：“通過增強(qiáng)智能，我們結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)和人體工程學(xué)專業(yè)知識(shí)，以確保將我們有限的資源投入到最佳領(lǐng)域?！?/p>

“這款新工具徹底革新了我們目前處理熱量的方式。它更為高效，并且在我們啟動(dòng)SoC之前，能讓我們對(duì)熱風(fēng)險(xiǎn)有清晰的認(rèn)識(shí)。我們以前一直在黑暗中摸索，但現(xiàn)在，有了增強(qiáng)智能，就好比我們得到了一盞手電筒，照亮了前進(jìn)的道路?！?/p>

增強(qiáng)型智能助力類似“大海撈針”的精準(zhǔn)工作

幾年前，Olena驚喜地意識(shí)到人工智能投資的飛速進(jìn)展為英特爾的設(shè)計(jì)工作打開了新的大門。

Olena表示：“運(yùn)用增強(qiáng)型智能帶來(lái)的一種新的工具類型，我們能夠比以往更有效地處理數(shù)據(jù)。當(dāng)我們將人工智能與現(xiàn)有的卓越工程實(shí)力相結(jié)合時(shí)，可以更有效地在海量數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確定位和快速處理。”

得益于Olena及團(tuán)隊(duì)的努力，英特爾的工程師們均在致力于發(fā)展人工智能。英特爾客戶端計(jì)算事業(yè)部的增強(qiáng)智能團(tuán)隊(duì)繼續(xù)尋找人工智能加快硬件和軟件設(shè)計(jì)的方法，并獲得了以下進(jìn)展：

●   對(duì)于高速I/O的快速準(zhǔn)確信號(hào)完整性分析工具，其設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)從幾個(gè)月縮短至1個(gè)小時(shí)。英特爾是業(yè)界首個(gè)采用此項(xiàng)技術(shù)的公司，該技術(shù)已經(jīng)為多代芯片的設(shè)計(jì)提供支持。

●   基于人工智能的自動(dòng)故障分析工具用于高速I/O設(shè)計(jì)，自2020年部署以來(lái)，設(shè)計(jì)效率提升了60%。

●   名為“AI Assist”的增強(qiáng)型智能工具能夠使用AI模型自動(dòng)確定不同平臺(tái)的定制超頻值，將超頻所需的準(zhǔn)備時(shí)間從幾天減少到一分鐘?，F(xiàn)在，搭載酷睿第14代處理器的產(chǎn)品會(huì)提供“AI Assist”工具。

●   基于人工智能的自動(dòng)化硅片版圖設(shè)計(jì)優(yōu)化器被納入英特爾的SoC設(shè)計(jì)流程。

●   一種智能采樣工具可以幫助動(dòng)力和性能工程師處理智能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將測(cè)試用例的數(shù)量減少了40%。

●   一種用戶交互工具構(gòu)建的人工智能模型，以預(yù)測(cè)架構(gòu)方案的性能并幫助解決CPU設(shè)計(jì)的平衡問題。

●   一種自動(dòng)放置微型電路板組件的新方式將循環(huán)時(shí)間從幾天縮短至幾個(gè)小時(shí)。

英特爾的其他工程團(tuán)隊(duì)也在英特爾豐富的產(chǎn)品組合中巧妙使用AI：英特爾^? 硬件線程調(diào)度器算法正式在第13代英特爾? 酷睿? 處理器CPU中亮相，使工作負(fù)載提高了20%以上。

另一個(gè)例子，工程團(tuán)隊(duì)利用內(nèi)部開發(fā)的智能AI算法，成功將單個(gè)處理器的測(cè)試時(shí)間減少了50%。

Olena說(shuō)道：“產(chǎn)業(yè)中將AI融入類似的工程應(yīng)用的趨勢(shì)愈演愈烈，而英特爾無(wú)疑會(huì)欣然接受并充分利用這一趨勢(shì)。”