CCF DL Focus On Integrated Circuit Design

晶体管和集成电路是20世纪下半叶最大的技术革命。近50年来，集成电路技术沿着摩尔定律往前发展，影响了整个人类社会和我们的日常生活。然而，当主流集成电路技术达到3nm节点时，由器件微缩带来的芯片性能提升趋于饱和，成本红利消失，未来基础器件和集成技术的创新将成为集成电路发展的重要推动力。中国集成电路的发展面临来自材料、装备、制造、设计等多个方面的挑战，产业综合实力不强制约了企业的科技创新能力，结合我国集成电路产业的发展现状，提出若干思考。

探讨了以面向对象体系结构设计范式为基础的处理器敏捷设计路线。孙院士表示，抽象粒度是复杂系统设计的关键，处理器的对象级敏捷开发需要解决通用处理器(CPU)的细粒度功能对象划分和描述、专用处理器(XPU)的快速定制与自动生成等低代码开发等重要问题。

芯片的性能取决于两个因素。一是决定芯片计算能力峰值的硬件架构，二是决定芯片实际性能发挥的底层软件库。芯片的硬件架构设计需要使用繁琐的硬件描述语言，而芯片的软件库设计需要使用底层的编程和编译优化技术。不论是芯片的硬件设计还是底层软件开发都依赖人工设计与调优，周期漫长。本报告介绍了软硬一体的敏捷芯片开发流程，通过自动化工具自动生成智能芯片的软硬件设计，降低芯片的硬件设计与软件开发门槛，并提供比人工设计更好的性能。

目录：1、硬件敏捷开发的兴起 2、新型硬件开发语言Chisel 3、Chisel硬件敏捷开发的优势 4、BOOM中的Chisel设计实例 5、Chisel硬件敏捷开发的挑战

当我们谈论 ARM 的生态系统的时候，很多时候，大家都只谈论软件生态系统。但是作为一个累积出货 1300 亿 ARM 架构芯片的生态系统，是从芯片设计，到软件生态的全覆盖的生态系统 。ARM公司一直与产业界伙伴紧密合作，在 SOC 设计的每一个环节， 共同打造敏捷开发的生态系统，加速每一 custom SOC 的设计。验证，是 SOC 开发阶段， 最昂贵也最耗时的一个环节，自 2018 年， ARM 开始将机器学习与大数据分析应用于验证环节，以提高 SOC 设计的开发效率。

半导体行业对物联网一直抱有很高的期望，希望这些新应用能带来一个像 PC 电脑或者智能手机那样，每量的、统一的芯片市场。 然而今天的现实是，大部分物联网应用需求是碎片化、小批量的，力其投入一颗 SOC 的经济回报 ， 甚至很难收回其 NRE 成本。我们应该坐等奇迈发生吗？ 还是需要转换思路，寻找消除这种不匹配的解决之道？在本文中， 我们将探索云端芯片设计和 Chiplet 带来的新可能 ， 并探讨这将如何改变 IC 行业的业态 ，催生新的商业模式 。

现有处理器芯片设计主要使用性能导向的设计方法，基于多步骤反复迭代的EDA技术进行性能-面积-功耗综合优化，导致极高的研发成本、周期及技术门槛.借鉴面向对象软件设计思想，以敏捷度(开发周期、开发成本和复杂度)为新的导向指标，在兼顾性能和可靠性的前提下，提出以面向对象体系结构(object-oriented architecture, OOA)设计范式为基础的处理器敏捷设计方法.OOA设计方法旨在通过设计范式、语言与EDA工具，实现通用处理器CPU和专用处理器XPU体系结构细粒度对象的易分解、易组合和易扩展.详细梳理了OOA各技术领域的研究现状，并深入探讨了现有处理器设计方法向OOA设计目标转化存在的诸多挑战.

芯片设计工具在中国是一项软肋，本土电子设计自动化（EDA）企业尚未发展壮大，如何应对芯片设计工具的新变革与生态模式成为亟待攻破的课题。CCF YOCSEF上海学术委员会组织了两次专题论坛，就芯片的前端设计与验证和芯片的后端设计开展了讨论。基于这两次专题论坛，本期专题特邀4位与会嘉宾及其团队撰稿，分别在架构层次（通用处理器和可重构加速器）和电路层次（数字电路与模拟电路），从理论算法、自动化设计、平台工具等多个角度，围绕开源硬件展开多维度研讨。