"设计只用了三个月,但真正能用上它,还要再等九个月。" 这是Pat Gelsinger在a16z播客里抛出的一句判断,听起来像是在吐槽效率,实际上是在给整个AI芯片产业敲警钟——当AI把设计环节的速度提升到极致之后,瓶颈并没有消失,它只是换了个地方躲起来。

Pat Gelsinger的履历本身就是半导体行业的一部活历史:从技术员起步,一路做到英特尔CTO、英特尔CEO,后来又执掌VMware,如今是Playground Global的普通合伙人。这场对话的另一侧,是a16z的Raghu Raghuram和Guido Appenzeller,两人都曾与Pat在VMware共事。三人围炉而坐,聊的是一个老兵眼里的新问题:AI会不会像386、486那一代技术一样,重新定义芯片设计?答案是会,但代价是瓶颈转移到了设计之外。

1. 十八岁进英特尔,面试官的一句评语定了调

16岁那年,Pat Gelsinger意外拿到一份奖学金,提前一年半结束高中学业,转去读技术学校。18岁时,英特尔来校招,他从没坐过飞机,却已经在技术学校里彻底迷上了计算机。面试官Ron Smith那天一连面了12个候选人,到Pat这里写下的评语是:"聪明、有攻击性、自负。他会很适合这里。"这句略带调侃的记录,成了他进入英特尔的敲门砖。

此后的轨迹堆叠得密不透风:先做技术员,在286末期转入设计团队,到386时已经是第四号工程师,486时期则成为架构师和设计经理——这一切都是在他同步读完学士、硕士、博士的过程中完成的。白天学的东西,晚上就直接用在正在定义的新一代芯片上,Pat形容那是"你能拥有的最好的职业生涯"。

2. 斯坦福课堂上,学生和教授吵了两堂课

一门研究生课上,教授提出了一种新的进位先行加法器设计,正准备写进即将出版的书里。Pat当时正在386项目里做同样的模块,回去试了一遍,两天后回到课堂告诉教授:这个设计不work。接下来整整两节课,变成了他和教授的辩论战场。

这种"产业经验倒灌课堂"的场景不止一次。他的另一位教授Ed McCluskey是内建自测试(built-in self test)理论的奠基人之一,Pat一边和他争论这些想法在真实芯片里是否可行,一边把内建自测试真正用到了386的设计中。他的博士导师是John Hennessy——后来成为斯坦福校长。Pat半开玩笑地说,他多少帮了导师一把职业生涯,"他之后过得也不错"。

3. 486不只是一款处理器,它顺手造出了一个产业

486之所以被反复提起,不是因为它跑得更快,而是因为它出现在"EDA行业"这个词还不存在的年代。当时没有Verilog,Pat和团队干脆自己发明了一种硬件描述语言——英特尔内部的HDL,再为这门语言写了编译器。没有自动布局布线,于是他们和伯克利的Alberto Sangiovanni-Vincentelli及其学生合作,做出了第一次自动布局、第一次自动布线、第一次自动化时序管理。

486不仅是第一款引入这些现代EDA技术的兼容流水线微处理器,它几乎是在为后来整个EDA产业打地基。Pat用"相当神奇的一段产业时期"来形容那几年——这也是他判断今天是否正处于类似转折点的参照系。

4. AI正在重演486时刻,但模拟电路仍是硬骨头

拿今天的Jalapeno这类芯片做例子,Pat认为这正是"在芯片设计流程里第一原理性使用AI"的样本——很多过去的设计惯性被直接扔掉。逻辑功能的设计,如今在晶体管预算足够大、工具足够聪明、再加少数专家引导的情况下,已经可以相当惊艳地交给AI完成。

但模拟电路是另一回事。Pat的判断很直接:模拟设计依然需要大量真实的硅片数据,AI工具绕不开这一点,结果只有两条路——要么在模拟设计上变得极度保守,牺牲一部分性能空间;要么老老实实用老办法硬啃。"每当你把某件事变得容易,瓶颈就会挪到别的地方。"这句话是整场对话的轴心——AI确实解决了逻辑设计的效率问题,但它没有消灭瓶颈,只是把瓶颈推到了设计之后的环节。

5. 设计三个月,流片九个月,瓶颈从未离开硬件

Pat给出了一个具体的假设场景:如果他和Guido要联手做一款新芯片,凭借对AI负载的理解、对乘累加寄存器结构的把握,放开AI工具去跑,三个月内就能拿出一份相当出色的设计——代价是在模拟部分保守一些。问题是,拿到设计之后呢?

即便有"超级加速"的设计流程,从晒版到拿到硅片依然至少需要三个月;接下来要进入先进封装环节,3D封装越来越复杂,又是三个月;最后还要把芯片装进机架级方案里,因为"现在已经没有单纯的芯片了,一切都是机架。"三段叠加,刚好九个月——设计只占了其中三个月,剩下六个月全部耗在硅片本身和封装集成上。Pat认为,行业需要新的光刻方式,也需要不必先砸5000万美元流片成本才能进入原型阶段的设计流程,才能把这九个月压缩到一两个月。

AI确实在复制486当年开启的那种设计范式转移,但Pat Gelsinger反复强调的落点始终如一:设计环节越快,制造、封装和机架集成这些物理瓶颈就越扎眼。芯片行业真正的竞赛,从来不只是谁的设计工具更聪明,而是谁能先把设计之后的那六个月也啃下来。

a16z 作者:智顶顶