加速AI系統晶片技術實現

人工智慧系統晶片設計與驗證平台

為協助學術界開發更多更好的「AI系統晶片」，國家實驗研究院台灣半導體研究中心（國研院半導體中心）開發出「人工智慧系統晶片設計與驗證平台」，學界只需要專注於開發AI系統晶片的關鍵技術－「人工智慧加速電路」，搭配半導體中心開發的「人工智慧系統晶片設計與驗證平台」，即可設計出完整的「AI系統晶片」。

不需透過網路，AI系統晶片可隨時隨地進行AI運算

人工智慧（Artificial Intelligence, AI）無處不在的時代早已來到你我身旁，過去的AI都須依賴網路連線遠端的超級電腦進行運算；但現在已有不需透過網路連線、兼具隱私保密與即時反應的「AI系統晶片」（以下簡稱「AI晶片」），使得翻譯機、診斷儀器、攝影機等本身即具有人工智慧，可離線執行智慧語音、智慧醫療診斷、人臉辨識等功能。

然而AI晶片設計複雜度極高，須具備許多尖端且艱深的技術（如大數據分析、深度學習演算法、硬體IC設計實現、晶片驗證與量測等），並需耗費大量人力、時間與金錢，因此墊高了AI晶片的設計門檻，推延了AI晶片的開發。

加速AI系統晶片技術實現

國研院半導體中心配合科技部半導體射月計畫及我國人工智慧系統晶片技術發展，開發出「人工智慧系統晶片設計與驗證平台」，讓學界可專注於開發AI晶片中的關鍵技術－「人工智慧加速電路」，順利將創意發想轉換成完整的AI晶片。

AI晶片中除了核心的「人工智慧加速電路」之外，還有可接收外界信號（如視覺或聽覺）的感測器、可記錄感測數據的記憶體、可執行應用程式的中央處理器等。「人工智慧系統晶片設計與驗證平台」中包含了「人工智慧加速電路」以外的其他部分，學界科研人員只需針對其應用與研發需求，設計核心的「人工智慧加速電路」，搭配使用國研院半導體中心一站式的晶片設計下線製作環境，即可設計並製作出即時運算與低功耗的AI晶片，並可驗證其功能。

國研院半導體中心的「人工智慧系統晶片設計與驗證平台」，是採用新思科技（Synopsys）的處理器核心，以系統匯流排整合記憶體與周邊，搭配設計流程與驗證環境整合而成，可提供完整的設計與驗證環境。透過這個平台，學界可以大幅縮減AI晶片的研發人力與時程。此平台可支援「人工智慧視覺」、「語音處理」、「生醫晶片」、「ADAS（Advanced Driver Assistance Systems）自駕車」……等多種應用，目前已有台灣大學、交通大學、中興大學與中山大學的研究團隊嘗試使用，聚焦於生醫晶片、自駕車、智慧型自走載具與水下載具等應用。

協助學界完成第一顆「基因定序資料分析處理晶片」

成果立足晶片設計最頂尖國際會議ISSCC

其中由台大電機系楊家驤教授團隊、交大資工系洪瑞鴻教授團隊與國研院半導體中心合作開發之「基因定序資料分析處理晶片」，於2020國際固態電路會議（International Solid-State Circuits Conference, ISSCC）註1發表論文並於成果展示區（Demonstration Sessions）展示晶片功能。此晶片之基因定序資料分析運算與現有使用圖形加速處理器（GPU）的電腦相比，分析速度提升60倍以上，因此可以快速進行基因定序與分析，將人類全基因定序分析所需時間從原本的數天縮短至40分鐘之內，未來並可透過先進製程再進一步加速，而可有效協助致病基因突變之診斷；另外亦將朝大幅縮小基因定序儀體積之目標努力，使其變成可攜式，方便醫學單位使用。 

國研院葉文冠代理副院長表示，AI是台灣科技發展的主軸之一，國研院已逐步展開AI相關的軟體、硬體、關鍵技術及AI應用等各領域的發展，並和學術界及許多國際大企業合作，共同打造台灣AI晶片與關鍵技術的生態環境。 

新思科技全球副總裁暨台灣區總經理李明哲強調，AI晶片設計重點包括「晶片平台標準化、應用客製化、AI軟體智能化」，國研院半導體中心的「人工智慧系統晶片設計與驗證平台」，可有效加速學研界實現終端AI晶片。新思科技非常榮幸能與半導體中心合作，持續引進AI相關的創新技術，協助學界與廠商突破研發瓶頸，提升AI晶片設計效能並縮短產品上市時程，協助台灣在全球AI應用市場搶得先機。

註1：

素有IC界「晶片奧林匹克」美稱的國際固態電路會議（International Solid-State Circuits Conference, ISSCC）始於1953年，是由電機電子工程師學會（Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE）固態電路學會（Solid-State Circuits Society, SSCS）主辦的頂尖半導體IC國際學術高峰會，也是全世界規模最大、最具權威、水準最高的固態電路會議。

現場展示基因定序資料分析處理晶片