近期有个新闻比较热,微软有许多英伟达高性能算力芯片被搁置在库房吃灰,背后原因则是因为能源供应不足。
人工智能飞速发展背后,是巨量的能源消耗。一次AI搜索的能耗是传统关键词搜索的30倍,行业热衷于谈论“万亿参数”“百亿晶体管”“TOPS算力”,却往往忽略了这些数字背后巨大的能源成本和碳足迹。根据多方机构预测,未来5年内,全球因算力需求激增将新增约106GW的电力消耗。
英诺达(成都)电子科技有限公司创始人/CEO王琦博士在ICCAD Expo 2025峰会演讲中指出,当前高端GPU的典型功耗已逼近700瓦,下一代产品预计将达到1400瓦——这几乎与一台家用电熨斗(约1500瓦)相当。高功耗直接带来严峻的散热挑战,对封装、材料、系统集成提出极限要求。若不能有效控制功耗,将导致产品竞争力下降、制造与冷却成本飙升、严重时甚至推迟产品上市时间。
王琦的观点并非危言耸听。以英伟达为例,单颗B200芯片功耗约1000瓦,整机架功耗高达120kW,因为无法良好解决芯片在工作中的散热问题,迫使英伟达多次修改服务器机架设计,导致量产和交付延迟。
如何攻克算力爆炸背后功耗墙?
在芯片设计中,功耗从来不是某个环节的“附加题”,而是贯穿全流程的“必答题”。
“关注功耗,宜早不宜迟。越早介入,优化空间越大,收益越显著。”王琦强调道。据了解,王琦早在1995年便从事低功耗相关的研究,那时候制程工艺还处于0.13μm节点。基于多年的技术和经验积累,王琦早早意识到,随着制程工艺的迭代,散热将会是一个避不开的关键环节。早在5年前,王琦便开始在行业中强调低功耗的重要性,但当时业界的关注度并不高。
如今,高算力芯片的功耗的散热问题摆在行业面前,如何求解?
王琦指出,当前低功耗设计主要面临三大瓶颈:一是工具链割裂,从前端RTL到后端物理实现缺乏统一、高效的解决方案;二是优化窗口狭窄,真正的功耗优化黄金期在架构设计与RTL阶段,越往后优化空间越小;三是验证复杂度高,电源管理引入的逻辑正确性问题亟需自动化验证手段保障。
基于行业的发展痛点,英诺达推出了覆盖RTL到Signoff全流程的,针对功耗“分析-优化-验证”的闭环解决方案,不再是点工具的堆砌,而是一套协同演进的功耗解决方案。在演讲中,英诺达的ERPE工具,作为设计早期的功耗优化引擎,基于RTL设计阶段的功耗分析,通过自研DRA算法,深入分析电路结构,智能识别可门控的寄存器与存储单元,让功耗优化真正“有的放矢”。在客户的实际案例中,观测到通过ERPE可以实现10%-20%的功耗降低。
在网表级功耗分析方面,英诺达同样展现出优势。在与三方工具的对比中,其分析精度控制在3%范围内,而速度却实现了4-30倍的提升。这种速度优势,让设计师能进行快速、反复的功耗迭代,而非等到流片前才发现问题,为时已晚。
AI 不是万能药,EDA 该怎么干?
人工智能的推进,除了隐藏着高性能芯片的散热和功耗问题,也同样为EDA的发展提供了新的发展思路。作为软件工具,EDA与AI似乎有着比较天然的适配协同性,海内外企业都在想着如何将机器学习和生成式AI,深度融入芯片设计的全流程,旨在从根本上解决“后摩尔时代”芯片复杂度激增带来的设计效率瓶颈,并探索传统方法无法触及的设计空间。
但对于AI的应用,行业中的观点并不一致。王琦在接受芯师爷等媒体采访时表达了自己的看法,“AI对包括EDA在内的所有产业都具有核心价值,其重要性与实用性毋庸置疑,但技术从业者必须清晰认知,AI绝非万能解决方案,二者是相辅相成的辩证关系。”
王琦认为,作为工具供应商,EDA企业的核心应聚焦“AI赋能的实际价值”,而非单纯为产品贴上“AI加持”的标签——若仅做概念包装,市场反馈往往参差不齐。这种价值需区分两个维度:是面向芯片设计公司的整体效能提升,还是面向设计师的个体工作优化?这一差异至关重要,因为AI的核心影响之一在于效率革命:如何在更短的时间,用更少的资源设计出更有竞争力的产品。
值得一提的是,多位行业资深人士也向芯师爷表达了一个观点,在未来的AI时代,具备创造性和善于使用AI工具的优秀工程师将会大放异彩。从当前行业发展来看,AI赋能EDA的价值主要体现在以下几个方面,实现设计空间探索自动化、构建预测模型,前置优化、提供智能交互与辅助、驱动系统级协同优化。未来,AI获奖从解决局部问题的点工具,发展为贯穿“架构-设计-验证-制造”全流程的智能主导范式。
摒弃焦躁心态 以渐进式优势构建核心竞争力
近五年来,在政策、资本和市场等多方面因素的推动下,国产EDA进入了发展的快车道。目前国产工具在部分单点工具和特色领域已具备竞争力,但在全流程覆盖、尤其是数字芯片设计的完整工具链上,与三巨头仍有明显差距。
国产EDA已经完成了0-1甚至1-10的路程,接下来是构建以自身工具为核心的、牢固的产业生态,这是比技术突破更长期和艰巨的任务。王琦表示,在当前地缘政治催生了特殊的市场机遇,这促使我国必然会构建起自主可控的半导体产业链,国产EDA产业也必然会在这个过程中不断生长,但应该注意的是,EDA突破是长期过程,不能因眼前困难而退缩,企业应摒弃“全面替代”的急躁心态,先在各自细分领域打造特色与专长。
值得一提的是,随着先进封装、RISC-V等细分赛道的火热,部分从业者提出聚焦新的领域开辟新赛道,以求实现对海外巨头们的赶超。而王琦认为,在产业链重构的大背景下,国产EDA企业无法脱离核心领域另辟蹊径,必须直面传统赛道的挑战。对于突破路径,他提出了“渐进式优势构建”策略。
具体而言,企业应聚焦核心技术,先让客户看到单一维度的明确优势,再逐步积累形成多维度竞争力——例如华大九天在数字签核工具上实现精度与性能突破,广立微深耕DFT领域形成技术壁垒,英诺达则在静态验证工具领域实现了功能与速度的超越。通过这样“一点突破、多点扩散”的渐进式发展,经过长期积累方能实现真正的国产替代。这一思路也与国内EDA企业当前的实践路径高度契合——多数企业以点工具突破为起点,逐步向全流程工具链延伸。
除AI之外,EDA行业的发展将会有哪些新的变化?
对此,王琦表示,产业链分岔是当前产业发展的核心变量,这一趋势直接推动了产业链重建的迫切需求。从产业链来看,从底层的材料、设备、工艺、制造,再往上延伸至设计环节,这一轮需求是自下而上驱动的。EDA的发展节奏更多依赖下游环节的分岔进程——当工艺、制造分岔逐步成型后,会进一步引发设计层面的分岔,即“设计方法学分岔”。应用领域的拓展也会催生新需求,例如部分场景从单一应用转向复合应用模式,将直接创造新的工具需求。他强调,无论是哪种分岔,EDA的发展始终由“市场驱动+技术驱动”双轮牵引,当分岔带来明确的市场与技术需求时,EDA需求分岔的窗口期便会打开,而这正是国产EDA实现突破与替代的核心机会。对于点工具而言,未来将呈现“需求导向型”发展态势,与底层工艺、制造结合紧密及适配新兴应用场景的点工具,将成为竞争与突破的核心赛道。
结语
“要坚持着做下去,总会熬出头的。”在采访的最后,王琦做了一个令人意想不到的总结。
正如王琦所言,要相信时间和坚持的力量。在70年前,诺伊斯等人到威廉·肖克利半导体公司工作时,也不会想到他们会在几十年后创办出一家全球最强的芯片公司,引领行业的发展。早在三十年前,王琦所从事着低功耗研究,但那时候的制程工艺远远没有到摩尔定律的极限,也不用太多考虑散热和功耗的问题。即便是十年前,大家也不会想到,在海外三大巨头压制下的国产EDA产业,还会有诸多发展机会,能够凭借在各个赛道的优异表现逐一出头。
“熬出头”的本质是在充满不确定性的长周期里,用持续的迭代和进化,等待并促成那个“质变节点”的到来。假以时日,如今团队规模不过150人的英诺达又会有怎样的发展?这值得期待。
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