人工智能赋能 实现真正意义上的电子设计自动化

“5G基带电路及相关芯片是5G基站及终端的核心，但它们的开发难度很高，往往需要很多工程师开发几年才能完成。而各行各业对于5G的需求千差万别，一些简单的应用如果也用高大上的电路是浪费的，这相当于杀鸡用牛刀，而重新开发电路又需要投入时间、人力再重新研发。现在我们研发出一款系统，可以根据行业需求，结合AI技术定制化地设计5G基带电路，成本低、节省人力，研发周期短。”12月8日，在南京市“共建重大创新平台 推动科技自主自强”推进会上，东南大学与网络通信与安全紫金山实验室联合发布“5G/B5G基带电路自动生成软件系统”，东南大学教授尤肖虎用这番描述，解读团队如何助力我国移动通信领域电子设计自动化。

5G移动通信系统具备“大带宽、大连接、高可靠与低时延”等技术能力，然而，5G应用推广正面临成本高、功耗大、难以深度贴合客户需求、技术复杂的困境。面对各行各业千差万别的应用需求，用一张统一网络服务整个消费行业的发展模式已不再适用，系统定制化是破解上述困境的主要途径。

“实现5G系统定制化的最大难点是5G基站和终端的定制化处理。基带电路及相关芯片是基站及终端的核心，也是5G系统中技术最密集的部分，涉及80%以上的5G专利。”尤肖虎介绍，传统的基带电路研发非常复杂、分工精细，需要大量具有丰富设计经验的工程师，依靠经验和传统EDA工具，手工搭建相关功能电路与模块。其设计与验证过程极为繁杂，无法实现真正意义上的电路设计自动化，而且研发投入大、周期长，如果要更改应用需要重新设计，难以实现“随手可及”的客户定制化需求。

他举了个例子，“抄表业务一个月的信息传输量可能只有几个字节，采用功耗低的小的电路就可以满足需要，如果也使用复杂昂贵的芯片是很不划算的，成本也高。但对于车辆网、智能制造、工业互联网来说，又需要传输速率高、可靠性高和低时延的电路，所以不同领域对基带电路和芯片的需求不同。”

对此，联合课题组依托前期5G无线传输技术及AI技术等方面的长期积累，开创性地研制出“5G/B5G基带电路自动生成软件系统”。

“具体而言，可根据5G用户在技术指标、成本和功耗等方面的关键需求，例如在传输速率、芯片面积、功耗等方面的需求约束，通过对‘基因单元’的并行、串行、折叠等组合操作或复用操作，以及AI参数寻优，自动生成贴合客户需求的5G基带电路，生成5G基带电路版图，助力用户快速、敏捷地完成5G基站或终端基带处理芯片的定制化研发。”尤肖虎说，这意味着，工程师们动辄几年的研发周期将缩短至几天甚至几小时。

他介绍，过去6年，研究团队一直试图找到5G电路的共性差异，设想能否用共同的核心技术生成适合各个5G应用场景的电路，后来联合课题组发现，5G基带中按传统方法分解的各模块大多可以用统一的贝叶斯统计概率推断模型来表征，由此可以采用“统一模型、按需配置”的设计思路高效完成基带电路的定制化。

“整个设计流程基本无需人工干预，实现了真正意义上的电子设计自动化，例如5G极化码电路自动生成、超低成本5G物联网基带电路自动生成，以及超高速率与超高可靠5G车联网基带电路自动生成等。”尤肖虎说，该成果在5G、B5G乃至未来6G基带电路的定制化设计方面都具有广阔的应用前景。

(记者 金 凤 实习生 俞佳宁)