Puolijohdeteollisuus on tällä hetkellä nousevien suorituskykyvaatimusten ja väsymättömän monimutkaisuuden risteyksessä sekä kasvavat haasteet, jotka liittyvät suunnittelun optimointiin ja valmistuksen tehokkuuteen.AI-ohjattu laskennallinen litografiaAsiantuntija Botlagunta Preethish Nandan on hiljattain esitellyt puitteet seuraavan sukupolven puolijohteiden suunnittelulle integroimalla data-pohjaiset näkemykset ja tekoälyä parantava automaatio.
Tutkimusjulkaisussaan, jonka otsikko on "Intelligent Semiconductor Chip Design and Optimization -tekniikan integrointi tekoälyyn ja tietotekniikkaan", Nandan on kannattanut kriittistä muutosta teollisuudelle. Hän mainitsee, että perinteiset suunnittelumenetelmät ylittävät yhä enemmän sub-3nm- ja High-NA EUV-litografian solmujen vaatimukset, koska ne rasittavat manuaaliset prosessit, jäykät työnkulut ja hajanaiset tietovirrat.
Understanding the Challenge
Puolijohdeteollisuus on viime vuosina kokenut vakavaa muutosta, ja laitteet ovat yhä monimutkaisempia ja monitoimisia. Nykyään sirut yhdistävät miljardeja transistoreita, joista jokaisella on monimutkaiset yhteydet. Haasteet ovat lisääntyneet eksponentiaalisesti, kun teollisuus on alkanut sisällyttää kehittyvää arkkitehtuuria, kuten 3D-pistettyjä siruja ja heterogeenistä integraatiota.
Perinteiset suunnitellut prosessit ovat riippuvaisia staattisista todentamismenetelmistä, manuaalisesta interventiosta ja erillisistä tietovirroista, joita hallitaan erilaisilla EDA-työkaluilla.Tämä pirstaloitu lähestymistapa voi johtaa tehottomuuksiin, kuten suunnittelutietojen rajoitettuun uudelleenkäyttöön, suunnittelun pullonkauloihin ja myöhäisvaiheen epäonnistumisen riskiin.
Lisäksi, koska siru suunnittelu integroi useita toimintoja, kuten RF, analoginen, digitaalinen ja virranhallinta, yksilölliset tietokokonaisuudet luodaan kunkin toimialueen, jotka on yhdenmukaistettava johdonmukaisen analyysin.
”Ilman integroituja tieto- ja automaatiokehyksiä suunnitteluryhmät joutuvat navigoimaan jatkuvasti kasvavaan monimutkaisuuden labyrinttiin, vaarantamaan kalliita virheitä ja pidentämään suunnitteluryhmiä.
Data-Driven and AI-Augmented Design Optimization
Nandanin ehdottama ratkaisu keskittyy kokonaisvaltaiseen, täysin integroituun datatekniikkaan ja tekoälyn putkistoon.Tämä lähestymistapa käsittelee tietojen pirstaloitumiseen, manuaalisiin pullonkauloihin ja rajoitettuun tulkinnanvaraa koskevia huolenaiheita.
Systematic Data Engineering Frameworks: Tämä strategia käyttää mukautettavaa dataputken arkkitehtuuria, joka voi suorittaa järjestelmällistä tietojen keräämistä ja esikäsittelyä suunnittelun, simuloinnin ja testauksen vaiheista, heterogeenisten tietomuotojen standardointia, jotta varmistetaan yhteensopivuus suunnitteluvälineiden välillä, dynaaminen tietojen lisäys ja reaaliaikaiset päivitykset.
Kehys varmistaa, että mitään kriittisiä suunnittelutietoja ei jätetä käyttämättä luomalla data-keskittynyt perusta.Se luo kokonaisvaltaisen tietokokonaisuuden, joka ruokkii AI-pohjaista analyysia integroimalla tilastolliset piiri-mallit, suunnittelun metatiedot ja suorituskyvyn lokit.
AI-Augmented Design Automation: Sisältäen valvotut, puolivalvotut ja vahvistusoppimisalgoritmit, AI-mallit otetaan käyttöön tuottojen vaihtelujen ennustamiseksi ja asettelun suorituskyvyn optimoimiseksi, mukautuvien testausmallien tuottamiseksi kattavaan vian kattamiseen ja logiikan synteesin, sijoittamisen ja reitityspäätösten automatisoimiseksi manuaalisen intervention ja kääntymisaikojen vähentämiseksi.
”AI ei automatisoi pelkästään rutiinitehtäviä; se mahdollistaa valtavien suunnittelualueiden älykkään tutkimisen, nopeuttaa päätöksentekoa ja parantaa tarkkuutta”, Nandan huomauttaa. ”Mallejamme oppivat jatkuvasti historiallisista ja reaaliaikaisista tiedoista, mikä mahdollistaa mukautuvan optimoinnin suunnittelun vaatimusten muuttuessa.”
Key Features and Innovations
Useilla innovatiivisilla ominaisuuksilla Nandanin integroitu kehys ei ainoastaan korjaa olemassa olevia pullonkauloja vaan myös avaa uusia tasoja suunnittelun ja tuottavuuden huippuosaamisen kannalta.
High-Dimensional Data Management: Tämä kehys soveltaa kehittyneitä tietojen klusterointiin, puristusalgoritmeihin ja viilentämistekniikoita välttämättömien tietojen tislaamiseen ja samalla tallennuksen ylijäämän minimointiin.Se takaa nopeamman haku- ja analysointitietojen, projektien välisten tietojen uudelleenkäytettävyyden ja mukautuvien tietojen korjaamisen toteuttamalla dynaamisia tietojen hierarkioita ja älykkäitä tunnisteita.
Ylikerroksinen AI-integraatio: Kehys mahdollistaa AI-mallien oppimisen ja toiminnan koko asettelun, piirin ja valmistuksen vaiheissa.Tähän kuuluvat adaptiiviset logiikan synteesin mallit, jotka parantavat sijoitus- ja reititysstrategioita reaaliajassa, ennakoivat algoritmit, jotka ennustavat tuottoon vaikuttavia ongelmia varhaisen vaiheen tietojen perusteella, ja koneoppimiseen perustuvat vianluokitusjärjestelmät, jotka parantavat vian kattavuutta ja vähentävät vääriä positiivisia.
Reaaliaikainen päätöksenteon tuki ja automatisointi: Kehys käyttää reaaliaikaisia johtamismoottoreita ja suoratoistoputkistoja tarjoamaan välitöntä palautetta suunnittelutapahtumien aikana.Jotkut keskeiset innovaatiot sisältävät dynaamisen uudelleenkonfiguration, integroidun poikkeavuuksien havaitsemisen sekä automaattisen virheiden palauttamisen ja uudelleenkäynnistyksen.
Lisääntynyt tulkittavuus ja selitettävyys: kehys sisältää tulkittavia tekoälymalleja, jotka kykenevät tuottamaan ihmiselle luettavia selityksiä.
Tulevaisuuden innovaatioiden skaalautuva infrastruktuuri: Arkkitehtuuri tukee myös tulevia laajennuksia, kuten kvanttitietojen ja neuromorfisten arkkitehtuurien integrointia, heterogeenisten integraatioiden ja sirupohjaisten mallien soveltamista sekä kehittyvien standardien mukauttamista matalan tehon ja korkean luotettavuuden sovelluksiin.
Future Possibilities
SilläIntegroitu AI-data-tekniikan kehysHänen visionsa tulevaisuudelle korostaa skaalautuvia automaatiokehyksiä kehittyville suunnitteluparadigmeille, skaalautuvia automaatiokehyksiä kehittyville suunnitteluparadigmeille ja eettisiä näkökohtia, mukaan lukien selitettävyys, ennakkoluulojen lieventäminen ja tietosuojakäytäntöjen suojaaminen AI-laajennetuissa puolijohteiden työnkulkuissa.
”Tulevan vuosikymmenen aikana ennustamme siirtymistä eristetyistä, työkalukeskeisistä työnkulkuista kokonaisvaltaisiin, tekoälyä tukeviin suunnitteluekosysteemeihin, joissa data virtaa vapaasti, päätökset automatisoidaan ja innovaatiot ovat jatkuvia”, hän päättelee. ”Integroidut kehyksemme eivät ole pelkästään päivitys; se on puolijohdesuunnittelun uudelleensuunnittelu älykkään automaation aikakaudelle.”
