射頻集成電路（RFIC）對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)計也非常困難。

一個由多所大學(xué)組成的團隊，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。該團隊由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，計劃將人工智能融入射頻集成電路（RFIC）的設(shè)計過程中，以降低制造這些重要芯片的難度。

“射頻集成電路的設(shè)計效率是一個大問題；在大多數(shù)情況下，設(shè)計單個芯片至少需要幾個月的時間，”德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校 Cockrell 工程學(xué)院 Chandra 家庭電氣與計算機工程系的教授、項目負責人 David Pan 表示?！拔覀兊哪繕耸峭ㄟ^人工智能輔助設(shè)計流程，顯著提高設(shè)計效率，減少開發(fā)時間和成本，同時降低進行射頻集成電路設(shè)計的經(jīng)驗門檻。”

為支持這項研究，該團隊獲得了 Natcast（一家運營國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）的非營利組織）提供的 960 萬美元、為期 30 個月的資助。該中心是由《芯片與科學(xué)法案》建立的聯(lián)合體，旨在幫助加強美國在半導(dǎo)體生產(chǎn)各方面的能力。該資助是三項總計約 3000 萬美元的資助之一，也是 NSTC 的“人工智能驅(qū)動射頻集成電路設(shè)計賦能計劃”有史以來首次資助。該中心是由《芯片與科學(xué)法案》建立的聯(lián)合體，旨在幫助加強美國在半導(dǎo)體生產(chǎn)各方面的能力。

研究內(nèi)容： 該項目名為“GENIE-RFIC：生成式智能快速射頻集成電路設(shè)計引擎”，旨在針對硅基互補金屬氧化物半導(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)動的工具將根據(jù)目標規(guī)格進行快速“逆向”設(shè)計，優(yōu)化電路拓撲和參數(shù)。

如今，射頻集成電路（RFIC）的設(shè)計需要大量手工操作，耗時長、成本高、仿真過程繁瑣且需要反復(fù)試驗。這個領(lǐng)域非常專業(yè)，研究該領(lǐng)域的研究者不多，能夠設(shè)計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顛覆這些流程，通過部署該技術(shù)來探索非常規(guī)設(shè)計并更快地優(yōu)化它們。人工智能工具將加快早期設(shè)計和優(yōu)化步驟?！包S金仿真”，正如大衛(wèi)·潘（David Pan）所指的那樣，仍然會在最后用于最終確定工作并確保芯片按預(yù)期性能運行。

“通過利用人工智能和機器學(xué)習技術(shù)，美國公司和研究機構(gòu)正準備改變射頻集成電路（RFIC）的設(shè)計格局，實現(xiàn)大大縮短設(shè)計周期并達到更高的射頻集成電路性能，”Natcast 人工智能驅(qū)動射頻集成電路設(shè)計賦能（AIDRFIC）項目程序經(jīng)理馬庫斯·帕恩（與大衛(wèi)·帕恩無關(guān)）表示。該 AIDRFIC 項目資助了 GENIE-RFIC 項目?！斑@項 AIDRFIC 投資體現(xiàn)了 Natcast 推動創(chuàng)新并確保美國半導(dǎo)體行業(yè)在寬帶、5G 和下一代射頻硬件技術(shù)進步中保持領(lǐng)先地位的承諾?！?/p>

為何重要： 射頻集成電路（RFIC）對從通信到雷達再到下一代技術(shù)如自動駕駛汽車和量子計算都至關(guān)重要。通過降低進入門檻和加快設(shè)計過程，射頻集成電路可能更容易被那些原本沒有專業(yè)知識或資源的研發(fā)人員和公司所使用。

“當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)造力的頭腦開放時，那只能是好事，”電氣與計算機工程系的助理教授、該項目的共同首席研究員李森說?！斑@意味著它可以用來解決更多問題，并更快地推進技術(shù)創(chuàng)新。”

團隊： David Pan 與電氣與計算機工程領(lǐng)域的同事 Amy Zhang 和 Sensen Li 一同合作，以及來自自然科學(xué)學(xué)院計算機科學(xué)系教授、機器學(xué)習基礎(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。研究人員正在開發(fā)一家名為 CircuitGenie 的初創(chuàng)公司，以商業(yè)化該計劃的技術(shù)。一些未獲得資助的合作伙伴也在為這項工作做出貢獻，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)下一代勞動力是全國半導(dǎo)體工作的主要部分；這個項目也不例外。奧斯汀大學(xué)將于明年秋季開始一個新的半導(dǎo)體科學(xué)與工程專業(yè)碩士項目。達拉斯大學(xué)、 Rice 大學(xué)和喬治華盛頓大學(xué)將開發(fā)專注于人工智能的夏季項目，為 K-12 和本科生提供各種機會，例如人工智能驅(qū)動的芯片設(shè)計營。