Nvidia đặt cược vào thiết kế chip tăng tốc CPU tự nghiên cứu, ngành công nghiệp EDA đón nhận bước ngoặt AI

Nvidia cho biết các kỹ sư của họ đang sử dụng phần mềm thiết kế chip tự phát triển để thiết kế bộ xử lý đồ họa thế hệ tiếp theo.

Họ đang hợp tác với hai nhà cung cấp phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) hàng đầu là Cadence Systems Inc. và Synopsys Inc.. Hai công ty này hiện đang tối ưu hóa nền tảng của họ để có thể chạy trên CPU Nvidia Vera, từ đó tăng tốc khối lượng công việc thiết kế chip.

Nhà sản xuất chip này cho biết, nền tảng xác minh hình thức Jasper của Cadence và Synopsys VCS (một công cụ mô phỏng logic để xác minh thiết kế chip trước khi sản xuất) khi chạy trên CPU Vera có hiệu suất tăng 1,5 lần.

Nvidia công bố sẽ tích hợp thư viện vật lý AI PhysicsNeMo và một loạt thư viện toán học GPU của mình vào Nvidia Agent Toolkit, nhằm nâng cao vai trò của agent AI tự động trong quá trình sản xuất chip. Nvidia cho biết tại Hội nghị tự động hóa thiết kế năm 2026 tổ chức tại Long Beach, California hôm nay, các agent AI hiện có thể gọi các bộ giải tăng tốc theo cách tương tự như các công cụ bên thứ ba khác.

Tăng tốc khối lượng công việc EDA

Nvidia đang cố gắng tăng tốc phát triển chip bằng cách tăng tốc khối lượng công việc EDA và nâng cao mức độ tự động hóa ở mọi giai đoạn thiết kế. Nhà sản xuất chip này giải thích rằng, mô phỏng, xác minh và triển khai đều là những bước quan trọng trong quy trình thiết kế bán dẫn.

Truyền thống, những bước này đều do các kỹ sư thực hiện và quá trình này rất phức tạp. Các kỹ sư mất nhiều năm để xác minh hiệu suất thiết bị, phát hiện lỗi và nâng cấp thiết kế qua hàng nghìn lần lặp để cuối cùng hoàn thiện mẫu bán dẫn thế hệ mới - điều này không phải là hiếm.

Suốt nhiều năm, Nvidia luôn nỗ lực tăng tốc các quy trình này; dù GPU và AI có giúp được ở một số khâu, nhiều khía cạnh của EDA vẫn phụ thuộc lớn vào hiệu năng CPU. Ví dụ, mô phỏng logic, xác minh hình thức và một phần số hóa triển khai đều cần một lõi đơn nhanh, hệ thống bộ nhớ hiệu quả và băng thông tổng thể cao. Những yếu tố này được cung cấp tốt nhất bởi kiến trúc CPU, nghĩa là CPU vẫn đóng vai trò sống còn trong xác minh thiết kế chip mới và thăm dò các phương án thay thế.

Thông qua việc tối ưu hóa Vera CPU cho các khối lượng công việc EDA, Nvidia cho biết họ đã chứng minh được khả năng tăng tốc hai giai đoạn tính toán chuyên sâu trong vòng đời thiết kế chip ban đầu. Cadence Jasper là một nền tảng xác minh tận dụng công nghệ xác minh thông minh và thuật toán máy học để nhận diện và khắc phục lỗi; còn Synopsys VCS được dùng để mô phỏng và xác minh những thiết kế chip phức tạp trước khi sản xuất. Trong các thử nghiệm ban đầu của Nvidia, họ cho biết có thể cải thiện hiệu năng 1,5 lần ở cả hai ứng dụng này.

Nhà sản xuất chip này còn cho biết sẽ tiếp tục hợp tác với Cadence và Synopsys để tối ưu hóa các quy trình EDA khác trên nền tảng Vera. Cuối cùng, họ kỳ vọng sẽ tăng tốc thiết kế sản phẩm tiếp theo của mình (mã hiệu Rosa CPU), sử dụng lõi Nvidia Rigel thế hệ mới.

Tự động hóa thiết kế chip

Nvidia đang xây dựng một vòng phản hồi liên tục, trong đó thế hệ CPU Vera hiện tại đẩy nhanh quá trình phát triển các sản phẩm tương lai. Thông qua việc bổ sung PhysicsNeMo và CUDA-X libraries vào Nvidia Agent Toolkit, Nvidia cũng tăng cường sự tham gia của các agent vào quy trình thiết kế chip.

Việc tạo ra những con chip tinh vi hơn đòi hỏi các kỹ sư tích hợp vật lý, mô phỏng và phân tích hiệu suất vào một chu kỳ thiết kế ngày càng phức tạp. Với cập nhật hôm nay, PhysicsNeMo và CUDA-X đã trở thành công cụ dành cho các agent thông minh. PhysicsNeMo cung cấp các kỹ năng vật lý cần thiết để đào tạo và triển khai mô hình AI cho agent, còn thư viện CUDA-X mang bộ giải tăng tốc và chức năng hóa học lượng tử vào quy trình công việc kỹ thuật của agent.

Thêm vào đó, Nvidia công bố sẽ cập nhật thư viện CUDA-X, lần đầu cho phép hỗ trợ "bộ giải thưa lặp lại" trên GPU của mình. Thư viện mới phát hành hiện nay gồm: -cuISS: cho bộ giải lặp -cuDSS: bộ giải thưa trực tiếp phục vụ mô phỏng mạch và thiết bị -cuEST: mô phỏng hóa học lượng tử để dự đoán hành vi vật liệu trên quy mô nguyên tử

Nvidia cho biết đối tác của họ đã thu được kết quả đáng khích lệ: -Keysight Technologies Inc. sau khi sử dụng thư viện cuDSS mới, tốc độ mô phỏng điện từ tăng tới 10 lần; -Silvaco Group Inc. đã hoàn thành mô phỏng bộ ghép quang biên photonic với 3,2 tỷ node lưới chỉ trong chưa đầy 4 giờ trên một cụm gồm 32 GPU.

Nhà sản xuất chip này còn đề cập rằng, AuraStack AI Super Agent của Cadence hiện đã chạy trên cuDSS của siêu máy tính Millenium M2000 của họ. Cadence tuyên bố, quy trình xác minh thiết kế đã tăng 15 lần - một con số rất khích lệ nếu xét đến khối lượng xác minh trong ngành thiết kế chip tiêu tốn hàng tỷ giờ tính toán mỗi năm.

Tất cả các phần mềm này đều được cung cấp miễn phí cho các nhà thiết kế chip. PhysicsNeMo tuân theo giấy phép Apache 2.0, còn các thư viện CUDA-X mới cũng miễn phí, có thể thay thế trực tiếp cho các đoạn mã thủ công mà kỹ sư thường phải tự viết. Lưu ý rằng, PhysicsNeMo và CUDA-X chỉ có thể chạy trên chip Nvidia.

"Kỹ thuật đã đến một bước ngoặt. Trí tuệ nhân tạo giờ đây có thể phối hợp với vật lý, mô phỏng và công cụ thiết kế. Với Nvidia Agent Toolkit, nhà phát triển có thể xây dựng các kỹ sư agent thông minh, có khả năng suy luận dựa trên các nguyên lý vật lý, chạy mô phỏng và tạo ra dữ liệu chất lượng cao, từ đó thúc đẩy đổi mới trong lĩnh vực thiết kế chip và hệ thống." — Phó chủ tịch phụ trách kỹ thuật tính toán kiêm Tổng giám đốc Nvidia