Siemens en TSMC breiden AI-hulp voor chipontwerp en 3D-chips uit

Het ontwerpen van een moderne computerchip is een enorme klus. Een chip bestaat tegenwoordig uit miljarden piepkleine onderdelen die allemaal aan strenge technische regels moeten voldoen. Siemens en TSMC, 's werelds grootste chipfabrikant, werken al langer samen om dat proces te versnellen. Nu breiden ze die samenwerking uit met kunstmatige intelligentie die zelfstandig fouten in ontwerpen opspoort en corrigeert.

Een AI-assistent die meedenkt over het ontwerp

Kern van de aankondiging is een AI-agent die automatisch een ontwerpregelcontrole uitvoert: een check die nagaat of elk onderdeel van een chipontwerp voldoet aan de technische eisen van de fabriek. Waar ingenieurs dit soort controles vaak handmatig moeten uitpluizen, spoort de nieuwe software fouten zelf op en lost ze meteen op. De technologie draait op Siemens' Calibre-software en is gekoppeld aan andere ontwerpprogramma's van het bedrijf.

Deze aanpak maakt deel uit van een bredere trend: het gebruik van elektronische ontwerpautomatisering waarbij software niet alleen ondersteunt, maar ook zelfstandig meerdere stappen van een ontwerpproces uitvoert. Siemens noemt dit een 'Fuse EDA AI-agent': een systeem dat langlopende, meerstaps ontwerptaken kan coördineren tussen verschillende softwarepakketten en tussentijds controleert of het eigen werk klopt. Voor de rekenkracht wordt gebruikgemaakt van technologie van chipmaker Nvidia, zodat de AI efficiënter met rekentijd omspringt tijdens lange ontwerpsessies.

Chips stapelen in drie dimensies

Een tweede belangrijk deel van de samenwerking draait om 3D-chips: in plaats van alle onderdelen naast elkaar op één plat oppervlak te plaatsen, worden losse chiponderdelen op elkaar gestapeld. Dat compacte ontwerp, ook wel chipstapeling genoemd, levert snellere en zuinigere chips op, maar brengt ook nieuwe uitdagingen met zich mee, zoals warmteontwikkeling en signaalstoring tussen de lagen. Siemens heeft daarom zijn Calibre 3DStack-software uitgebreid en werkt aan certificering voor TSMC's geavanceerde stapeltechnieken, waaronder een methode om chips rechtstreeks op een wafer te bevestigen.

Ook op het gebied van siliciumfotonica, waarbij data met licht in plaats van elektrische signalen tussen chiponderdelen wordt verstuurd, zetten de bedrijven een stap. Ze werken samen aan ontwerp- en testflows voor TSMC-COUPE, een fotonische chiptechnologie die vooral belangrijk is voor snelle datacenterverbindingen. Daarnaast is Siemens' software gecertificeerd voor multiphysicasimulatie: het tegelijk doorrekenen van warmte, elektriciteit en mechanische spanning in een chipontwerp, nog voordat die daadwerkelijk wordt geproduceerd.

Nieuwste procestechnologie en training

Siemens heeft zijn softwaregereedschap ook laten certificeren voor de nieuwste generaties productietechnologie van TSMC, waaronder de zogeheten A14- en A16-procesknooppunten. Hoe kleiner dit soort knooppunt, hoe kleiner en efficiënter de transistors op een chip kunnen worden gemaakt. Om ingenieurs op deze nieuwe mogelijkheden voor te bereiden, stelt Siemens zijn online trainingsprogramma nu ook open voor partners binnen het TSMC Design Center Alliance-netwerk. Daaronder valt onder meer een tutorial die het complete ontwerpproces doorloopt tot aan de tape-out, het moment waarop een ontwerp definitief naar de fabriek gaat.