Исследователи: ИИ имеет множество преимуществ для разработки микрочипов

Специализированные микрочипы управляют сигналами на переднем крае беспроводных технологий, что является поразительным достижением в области миниатюризации и инженерного проектирования. Однако их разработка сложна и дорога.

Теперь исследователи из Принстонского инженерного университета и Индийского технологического института использовали искусственный интеллект, чтобы сделать ключевой шаг к сокращению времени и затрат на разработку микрочипов и открытию новых функциональных возможностей для удовлетворения растущих требований к повышению скорости и производительности беспроводной связи.

Они использовали искусственный интеллект для создания сложных электромагнитных структур и связанных с ними схем в микрочипах на основе проектных параметров. То, что раньше требовало недель высококвалифицированной работы, теперь может быть выполнено за несколько часов.

Более того, искусственный интеллект, стоящий за новой системой, разработал новый дизайн микрочипа с необычными схемами.

Каушик Сенгупта, ведущий исследователь, сказал, что дизайн был неинтуитивным и вряд ли мог быть разработан человеческим разумом. Но они часто предлагают заметные улучшения даже по сравнению с лучшими стандартными микросхемами.

“Мы разрабатываем сложные структуры, которые имеют произвольную форму, а при соединении со схемами они обеспечивают ранее недостижимую производительность. Люди не могут по-настоящему понять их, но они могут работать лучше”, — пояснил он.

На пути к созданию энергоэффективных микрочипов

Эти схемы могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить более энергоэффективную работу или обеспечить возможность работы в широком диапазоне частот, что в настоящее время невозможно.

Кроме того, новые микрочипы позволяют создавать сложные структуры за считанные минуты, в то время как обычные алгоритмы могут занимать недели. В некоторых случаях новая методология может привести к созданию структур, которые невозможно синтезировать с помощью современных методов.

Удай Ханходже (Uday Khankhoje), соавтор и доцент кафедры электротехники в IIT Madras, сказал: “Искусственный интеллект не только ускоряет трудоемкое электромагнитное моделирование, но и позволяет исследовать доселе неизведанные области проектирования и создавать потрясающие высокопроизводительные устройства, которые противоречат обычным эмпирическим правилам и человеческая интуиция.

Проблемы с существующей конструкцией микрочипов

Беспроводные микрочипы представляют собой комбинацию стандартных электронных схем, подобных тем, что используются в компьютерных чипах, и электромагнитных структур, включая антенны, резонаторы, разветвители сигналов, сумматоры и другие.

Эти комбинации элементов собраны воедино в каждом электрическом блоке, тщательно изготовленном вручную и совместно спроектированном для оптимальной работы.  Затем этот метод масштабируется на другие схемы, подсистемы и комплексы, что делает процесс проектирования чрезвычайно сложным и трудоемким, особенно для современных высокопроизводительных чипов, используемых в таких приложениях, как беспроводная связь, автономное вождение, радар и распознавание жестов.

“В классических конструкциях эти схемы и электромагнитные элементы тщательно объединяются, деталь за деталью, чтобы сигнал проходил в чипе так, как мы хотим. Изменяя эти структуры, мы привносим новые свойства”, — сказал Сенгупта.

Иногда бывает трудно представить себе всю необъятность дизайнерского пространства микрочипа. Микросхема в современном чипе настолько мала, а геометрия настолько детализирована, что количество возможных конфигураций чипа превышает количество атомов во Вселенной.

У человека нет возможности понять этот уровень сложности, поэтому дизайнеры-люди и не пытаются. Они разрабатывают чипы «снизу вверх», добавляя компоненты по мере необходимости и корректируя дизайн по мере создания.

Как использование искусственного интеллекта решает эти проблемы

Исследователи использовали искусственный интеллект для разработки электромагнитных структур, которые были разработаны совместно со схемами для создания широкополосных усилителей.

Будущие исследования будут включать в себя объединение нескольких структур и разработку целых беспроводных чипов с использованием микрочипа с искусственным интеллектом.

Сенгупта отметил: “Теперь, когда это стало многообещающим, предпринимаются более масштабные усилия по разработке более сложных систем и конструкций

В заключение он сказал: “Это лишь верхушка айсберга относительно того, что ждет отрасль в будущем”.