做过FPGA项目的嵌入式工程师,大多对改版这件事心有余悸。

很多时候,改版的起因可能只是硬件工程师为了走线方便,把几组LVDS差分对调整到了另一个IO Bank,原理图上改动的不过几根线,但传导到FPGA一侧,管脚分配(Pin Assignment)需要重写,新Bank的VCCO电压是否匹配LVDS电平需要重新核对,如果随路时钟没有落在时钟专用管脚上,时钟方案也要随之调整。

约束修改完成后,综合与布局布线往往要运行数小时,一旦时序报告中出现负的WNS,工程师就要在上百条违例路径中逐条排查,翻阅约束与设计方法学手册,到Answer Record和技术论坛里寻找类似案例,必要时再接入ILA在板上抓取信号。等到FPGA侧时序收敛,软件团队的设备树和驱动还需要同步修改一轮。

笔者早年从事嵌入式开发时,对这样的流程深有体会。这一过程中,耗费时间的往往不仅是设计本身,更多的是工具操作、资料检索和跨团队的反复对齐,而那些最能节省时间的经验,比如某一类时序违例应该优先排查哪里,HLS代码中哪条编译指令最为有效,大多并不写在工程手册里。

一个结论是,经验难以复制,直接抬高了FPGA的使用门槛。

FPGA在并行处理、实时性和能效上具备优势,但受限于人才储备和开发周期,不少嵌入式项目在方案选型阶段并没有对其进行充分评估,最终转向了团队更容易组建、周期更可控的CPU或GPU方案。

对于FPGA厂商而言,芯片性能再强,如果开发者用不起来,也很难转化为真正的设计导入(Design Win)。AMD同样面对这一问题,其嵌入式产品组合涵盖FPGA、自适应SoC、x86嵌入式处理器和边缘AI平台,其中最具差异化的FPGA与自适应SoC,恰恰也是开发门槛最高的部分。

也正是在这一背景下,AMD最近推出了面向嵌入式开发的智能体AI(Agentic AI)助手AMD Ross。AMD Ross覆盖从架构设计、优化、调试、PCB设计、原理图审查,到软件、AI以及实际系统部署的完整流程,将AMD嵌入式工具、经过验证的知识库和专家编写的工作流整合进统一的智能体体验中,以缩短典型的嵌入式开发周期。

Ross这一名称,来自FPGA的发明者、赛灵思联合创始人Ross Freeman。随着赛灵思并入AMD,这份技术积淀也成为AMD嵌入式业务的根基。当年Ross Freeman让硬件可以像软件一样被反复编程,如今AMD希望把这类硬件的设计语言,进一步推向自然语言。

01   接入工具与知识库,让自然语言成为“设计语言”

回顾硬件设计的演进,从布尔逻辑和门电路,到原理图输入,再到HDL和Verilog,近年又出现了MATLAB、Simulink等基于模型的设计方法以及高层次综合(HLS);软件一侧同样经历了从汇编到C、C++,再到库、内核和框架的过程。在AMD看来,随着大模型的出现,无论硬件还是软件的设计意图,都开始可以用自然语言来表达。

经验不再“口传心授”  AMD Ross拆掉了FPGA的开发门槛

硬件与软件的抽象层级不断上移,下一层是自然语言(图源:AMD)

但抽象层每上移一次,复杂度并不会随之消失,往往只是转移到了新的位置。以HLS为例,它让算法工程师能够用C++描述硬件逻辑,降低了入门门槛,但流水线如何排布、循环如何展开、编译指令(pragma)插在何处,又形成了新的经验门槛。

按照AMD的说法,一个算法从MATLAB原型出发,改写为符合HLS规范的C++,再经过pragma调优生成RTL,传统流程通常需要3至6周。

这意味着,即便设计语言换成了自然语言,这些经验依然需要有人提供。大模型不仅要读懂设计意图,还要理解具体器件、调用具体工具,并遵循经过验证的工程方法,而这正是通用大模型最欠缺的部分。

Ross的架构,正是围绕这一短板展开的。据介绍,Ross由四个组件构成。其一是基于开放标准的模型上下文协议(MCP,Model Context Protocol)服务器,通过它,AI智能体可以连接Vivado、Vitis等AMD工具,查询信息、执行命令,并直接在设计环境中工作,Power Design Manager、ChipScope等工具也将在第四季度陆续接入。

其二是AMD知识库。这是一个经AMD验证的向量数据库,收录了用户指南、产品指南、白皮书、应用笔记和Answer Record,可以通过云端访问,也可以部署在本地离线环境中,智能体给出的回答和建议均以这些文档为依据。

其三是智能体Skill(Agent Skills)。这些Skill是由AMD专家编写、开放发布的Markdown文件,把时序优化、Vitis HLS代码重构等常见任务的最佳实践整理成可重复执行的流程,引导大模型按照既定方法完成工作,而不是依靠模型自由发挥。从工程角度看,这相当于把资深工程师“带徒弟”的经验,写成了可以复用的文档。

其四是设计示例,即可以直接运行的参考设计,用于展示智能体Skill在实际嵌入式应用中的使用方式。

经验不再“口传心授”  AMD Ross拆掉了FPGA的开发门槛

Ross的整体架构:客户端无关的交互层、覆盖八个开发环节的工作流,以及底层的MCP、知识库与智能体Skill

(图源:AMD)

这四个组件之上,Ross保持了客户端与模型的开放性。开发团队可以继续使用VS Code、Cursor、Claude Code或命令行等熟悉的环境,大模型选择上,既可以接入海外大模型,也可以是千问等国内常用模型,Ross都能与AMD嵌入式工具保持连接。

与通用AI编程工具相比,Ross的区别首先在于上下文。据AMD透露,通用工具需要依靠大模型在公开网络中检索资料,结果的针对性有限,Token消耗也更高,而Ross通过MCP服务器为智能体提供直接上下文,可以调用AMD全部产品文档,获得更有针对性的结果。随着后续更多AMD工具接入,这一差异还会进一步扩大。

02   从“查文档”到“用工具”,智能体逐级接手

工具和知识接通之后,下一个问题是,智能体应该获得多大的自主权。

AMD为此设计了逐级递进的智能体工作流。最基础的一层是知识指导,智能体通过MCP服务器检索AMD知识库,给出有依据的回答与建议;在此之上是智能体Skill,用于执行定义明确的工程任务,例如根据用户提供的文档生成规格说明书;再往上是设计与工具代理,可以在工具内部驱动工作流程,例如对RTL进行综合并推动时序收敛;最高一层则是多智能体工作流,用于协调整个设计流程。

经验不再“口传心授”  AMD Ross拆掉了FPGA的开发门槛

Ross按自主度和工作流范围分为四个层级,从知识指导逐步走向多智能体协同(图源:AMD)

无论处于哪一层,控制权始终保留在开发者手中,Ross给出的修改均以建议形式呈现,所有操作都需要用户批准后才会执行。

目前,Ross已经开放50余项由AMD专家编写的Skill,覆盖Vivado版本控制、RTL代码检查、时序方法学、综合报告解读,NoC、ILA和VIO调试,以及HLS架构设计、数据流、行缓存、突发传输、协同仿真、MATLAB转C++等任务,其中超过一半与HLS相关,后续还将按月更新。

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Ross与开发者实时交互,首批开放的AMD专家Skill覆盖版本控制、RTL检查、调试与HLS优化(图源:AMD)

由于Skill以开源方式发布,客户既可以在现有Skill基础上进行二次开发,也可以把企业内部积累的方法写成Skill,在团队内部共享,或者发布到社区。对于研发团队而言,这意味着可以统一维护一套Skill、工作流和模板,让不同工程师沿用同一套工程方法。

权限交给工程师之后,Ross在效率上的另一项设计优势是并行会话(Parallel Sessions),即同时启动多个智能体工作流并行运行,再将结果整合。

以Vivado为例,其MCP可以启动和管理多个Vivado实例,由于布线往往需要较长时间,工程师可以让一个会话继续执行布线,同时在另一个会话中处理其他任务。多个MCP之间也可以协同,比如一个负责检索AMD方法论文档,另一个负责检查工程、执行命令和读取报告,再由智能体工作流统一调度。

03   2天到2小时,给核心场景算一笔“工程账”

分层设计的价值,需要在具体任务中才能体现。

AMD演示的用例中,分别对应了设计、实现和算法优化环节。

创建微控制器用例中,开发者只需描述意图,在Spartan UltraScale+评估套件上创建一个MicroBlaze V微控制器,Ross便会解读设计意图,确认所连接的电路板,制定11步的实施计划,在执行中自行处理模块配置不匹配的问题并重试,最终完成微控制器预设、本地存储、时钟及整个子系统的配置。MicroBlaze V是AMD基于RISC-V指令集的软核处理器,这类工作技术难度不高,但步骤繁琐,往往是新手最容易出错的环节。

时序违例分析用例,是FPGA开发中较为依赖经验的环节。面对时序收敛困难的设计,Ross可调用Skill时序代理技能,启动可重复的布线后分析流程,逐条分析失败路径,把735条违例按成因归类,再逐类修复并重新验证,最终将失败路径从735条降至0条。

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时序分析用例:调用时序Skill、分析失败路径、将735条违例分类后修复至0(图源:AMD)

算法优化用例,对应的是“传统需要3至6周”的HLS流程。该应用是一条图像传感器的去马赛克(Demosaic)流水线,最初在MATLAB中完成设计,性能目标为每秒3亿像素。AMD对比了专家手写的Vitis HLS代码与Ross Skill生成的代码,两者都达到了300 Mpixel/s的吞吐目标,但专家版本占用1801个LUT,Ross版本只占用1177个LUT,逻辑资源减少了35%,开发时间则从AMD资深专家手写所需的约2天,缩短到约2小时。需要说明的是,这一结果来自AMD截至2026年9月的内部测试,仅对比了Ross工作流实现和专家实现。

经验不再“口传心授”  AMD Ross拆掉了FPGA的开发门槛

算法优化用例:同样达到300 Mpixel/s,Ross工作流生成的HLS实现由1801个LUT降至1177个(图源:AMD)

对于这一结果,不难找到技术上的解释。

去马赛克本质上是在图像上滑动窗口进行插值运算,硬件实现的关键在于行缓存的组织方式、窗口数据的复用,以及流水线的排布,而Ross的Skill清单中恰好包含行缓存(Line Buffer)和模板计算(Stencil)等针对性Skill。

当然,同样的方法也不局限于FPGA。据AMD介绍,同样的思路也可用于自适应SoC中Arm处理器和x86嵌入式处理器上的代码优化,未来还可延伸到x86嵌入式产品中的集成GPU,用于在AMD硬件上优化AI模型。

04  多智能体协同,化解开发中的“牵一发而动全身”

不过,这些用例解决的仍是单个环节的效率问题,对于改版而言,棘手的地方,还在于改动会跨越多个领域、多个团队传导。

一款嵌入式产品往往同时涉及PCB设计、板级布局、原理图审查、RTL设计、功耗分析、嵌入式软件和AI推理部署,各环节使用不同的工具,常常由不同团队完成。

以摄像头系统为例,客户为应对市场需求变化而更换摄像头接口,系统需求随之更新,FPGA接口逻辑需要修改,电路板设计和引脚分配也要调整;再往下,软件中的摄像头驱动时序需要变更,DSP与AI成像流水线需要重新调优,系统时序需要重新校验,整体设计还要再次验证。

经验不再“口传心授”  AMD Ross拆掉了FPGA的开发门槛

一处摄像头接口变更,会沿系统、FPGA、板级、软件、DSP与AI、集成、验证一路传导(图源:AMD)

但往往,该链条主要依靠人工维系,任何一环遗漏,问题要等到硬件回板上电时才暴露。而Ross的思路是由智能体追踪每一处改动对下游的影响,进行标记,并在获得许可后执行更新,从而把整个过程变成可追踪、可标记、可验证的系统级流程。

实现这一点,依靠的是多智能体工作流。工作流从规格生成器开始,读取用户提供的技术文档,生成设计规格、验证规格和接口规格三份文件;Ross据此规划工作流,梳理任务之间的依赖关系和执行顺序;经过人工审查后,任务被分配给负责电路板与PCB、FPGA设计、AI算法和软件的多个智能体分别执行,再经过一轮人工审查,最后由集成智能体确认各环节的交接均已完成。

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多智能体协同流程:规格生成、计划、分领域执行、集成核验,其间设置两道人工审查(图源:AMD)

05   断网部署、人工核验,为智能体划定“红线”

智能体能够介入的环节越多,接触到的设计数据和工具权限也越多,数据安全与结果可靠性随之成为企业必须回答的问题。

嵌入式领域的大量设计资料属于企业核心机密,不少研发环境本身采用物理隔离。

针对这一需求,Ross从设计之初就以集成到企业自有IT安全环境为前提,各个部分都不依赖云端部署。文档检索MCP可以部署在完全断网的本地机器上,工具类MCP默认在本地运行并调用本地安装的工具,大模型也可以替换为运行在工作站或企业服务器上的本地模型,这样既能满足数据不出防火墙的要求,也可以避免持续支付云端API和Token费用。

另外,针对AMD托管的服务,更多身份认证控制也在规划之中。

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Ross支持完全断网部署,兼顾IT安全策略、受限环境与推理成本控制(图源:AMD)

除了数据安全,智能体输出结果的可靠性也非常重要。

为此,Ross提升可信度的依据来自三个方面,即权威知识库、专家编写的方法Skill,以及工具实际运行的结果。由于回答以AMD技术文档为依据,智能体产生幻觉和编造答案的空间被明显压缩。但AMD同时坦言,AI工作流本身具有一定的非确定性,结果可能随模型、提示词和运行过程而变化,Ross能够提供有依据、可执行、可验证的工程辅助,但每一项具体设置是否正确,仍需通过工程验证和正式评审来确认。

因此,AMD给出的原则是,智能体可以执行任务、进行分析、形成报告,但最终决策与签核必须由工程师承担。随着智能体能力提升,未来可以交给它的工作会逐渐增多,但在现阶段,这条边界不会改变。

AMD在产品说明中同样划出了数据边界,Ross在已配置的用户权限和受支持的工具环境内运行,除非获得授权,客户不应提交机密数据、个人数据或受监管数据。对于一个要嵌入设计流程的工具而言,这样的边界说明比单纯强调准确率更有参考价值。

06  给第三方工具“开门”

把视野从单个企业放大到整个行业,由于Ross遵循了业界标准的MCP和Skill方式,可以扩展到第三方EDA工具、仿真工具以及客户自研的内部工具,接入方式包括通过MCP连接工具,以及通过Skill调用既有的命令或脚本。

用户可以通过编排流程,使用AMD工具生成设计,再调用第三方仿真器进行仿真,最后由内部检查工具评估结果。

目前发布的RTL仿真Skill,已经同时覆盖AMD自有的XSIM以及Vivado适配的第三方仿真器(具体第三方产品的官方支持范围、版本和推出时间,以AMD后续公告为准。)

从早期用户的反馈来看,Ross的早期访问计划已有超过800位客户参与,主要围绕Vivado设计套件展开。在34份使用后调研反馈中,评价最高的功能包括分析综合、实现与时序结果,检索AMD官方技术文档,自动化重复的Vivado操作,搭建工程或配置IP,以及在运行失败后给出下一步建议,这与“改版”中最耗时的几个环节高度重合。

iWave Global也在反馈中提到,Ross帮助其更高效地发现和排查问题,减少了调试和上电启动阶段所需的时间与精力。

经验不再“口传心授”  AMD Ross拆掉了FPGA的开发门槛

早期访问计划已有超过800位客户参与,用户最看重的是综合、实现与时序结果分析等能力(图源:AMD)

在功能推出节奏上,Ross目前已支持基于AMD知识库的RAG、Vivado设计套件,以及用于算法实现的Vitis HLS,相关Skill与MCP集成通过GitHub仓库发布。

据悉,AMD第四季度也将陆续加入Power Design Manager功耗估算、ChipScope调试和Vitis AI推理工具的支持,目前Ross保持按月发布新版本的节奏,持续增加工具与工作流能力。

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Ross分阶段上线:知识库、Vivado与Vitis HLS现已可用,功耗、调试与AI推理工具第四季度接入(图源:AMD)

至顶网芯片频道 作者:毛烁