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用AI設計硬體,美軍方“電子創新計劃”看中這家初創公司

一般而言,設計性能優良、可靠性高的電路闆必須依靠有經驗的工程師,是以進階工程師的薪水不菲、工作任務充實,而且對于客戶提出但他們覺得不十分稱心的要求沒有什麼耐心。

用AI設計硬體,美軍方“電子創新計劃”看中這家初創公司

但這一現象即将出現轉變了!JITX 是一家由加州大學伯克利分校的機械和電子工程師團隊組成的初創公司,旨在通過 AI 令電路闆設計自動化,将設計時間從幾周壓縮到幾個小時,而電子工程師将變成監督而不是親自動手的角色。使用者可以向 AI 提出設計總體要求,即可獲得高品質的電路闆。AI 和工程師的合作,将讓電路闆設計變得更加迅速和低廉,同時保持高品質。

JITX 公司 CEO Duncan Haldane 曾經是彈跳機器人項目 Salto-1P 的負責人,而該機器人項目需要很多的硬體定制和電路闆設計工作。Haldane 和同僚無法忍受每次都從頭設計電路闆——大量時間花在這項低層硬體工作上,而研究和創新性工作的時間寥寥無幾。

JITX 的目标是讓硬體開發像軟體開發一樣簡便。當然,它不是第一個嘗試做到這一點的公司,有很多硬體 CAD 軟體可以幫助進行電路闆設計。但是,JITX 認為,其更複雜的 AI 手段能達成更好的效果。

該公司的一份宣傳稱:“我們的核心技術衍生自晶片設計技術。80 年代的硬體描述語言(HDL)掀起了晶片設計領域的革命,改變了工程師設計電路的方式。他們不再手工設計電路細節,而是用代碼來描述電路行為,然後算法将代碼翻譯為硬體結構。HDL 的發明為十億半導體級的晶片鋪平了道路。現在,我們将以類似的方式革新印刷電路闆的設計。

電路闆設計涉及多個學科,包括電子工程(電路設計,射頻設計,信号和功率完整性),機械工程(熱特性,振動特性),制造技術(成本優化,電子産品可制造性設計評估)。精确求解子問題非常困難,是以我們采用了啟發式學習技術來獲得足夠好的近似解。設計電路闆需要處理數百萬個細節,計算機輔助軟體能統籌規劃這一切。”

Ted Larson 是機器人應用領域的嵌入式系統研發公司 OLogic 的 CEO,該公司為多款機器人産品提供配套元件。他認為 JITX 在做的事情是多年來硬體設計人員的夢想,他很确定,底層硬體設計消耗的大量時間和對應的高昂設計成本是困擾整個矽谷科技産業的頑疾。

根據 JITX CEO Haldane 的介紹,傳統電路闆設計的流程中,首先必須明确電路闆的元件:采用什麼電動機,采用什麼傳感器,如何與外部通信,内部信号處理流程是什麼。這個過程非常瑣碎。

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你需要上谷歌搜尋,找到一些候選器件,然後鑽研廠商提供的 100 多頁的資料手冊,據此設計總體方案。然後,你必須要在 CAD 軟體中,根據資料手冊中提供的資料,手工對所有元件模組化。模組化結束之後,畫出電路原理圖。在原理圖中,你加入表征元件的符号,試圖對其進行優化,然後将元件的管腳手工連接配接起來——在整個過程中你最好不要犯錯!接着,你請其他工程師花幾個小時來核查一下你的電路闆,以免一通電就燒毀晶片或者電容爆炸”,他說。

當電路原理圖最終完成時,研究人員可以開始設計電路闆,需要确定所有元件的擺放位置,并留出相應的焊接孔。在整個過程中,研究人員需要注意很多實體特性限制,是以必須做一些仿真,然後根據結果調整設計。此外還要注意電路闆的生産、組裝和測試要求。在最終投産之前還得請其他工程師花幾個小時來複查你的電路闆。整個過程非常麻煩,給硬體設計人員帶來很大痛苦。不過更加痛苦的是,當你設計下一塊電路闆的時候,你又得從頭走一遍這個流程。

是以,整個世界都期望,硬體設計能像軟體設計一樣容易,但是這是個非常難以應對的挑戰。

硬體和軟體不同,作為一種實體實體,其必須服從測試和制造的要求,是以要求很高的設計經驗。Larson 認為 JITX 的 AI 電路闆設計軟體可以在原型設計到産品制造的整個産業鍊中發揮作用,顯著削減成本和時間。此外,Larson 認為,AI 在硬體領域還有更多潛力有待挖掘。

目前,JITX 對外提供設計服務。使用者将電路闆的功能告知 JITX,後者的工程師借助基于 AI 的增強設計,為使用者提供更加高效的電路闆。平均而言,JITX 的設計服務比有經驗但無 AI 輔助的人類資深工程師快 3 倍,成本低 25%。公司計劃進一步提高設計的自動化程度,并嘗試在電路闆之外的硬體産品上實作 AI 自動設計。

值得一提的是,JITX 也是 DARPA 15億美元“電子創新計劃”(Electronics Resurgence Initiative)中的一員。該計劃是 DARPA 的一個資助項目,目的在于革新電子制造産業。JITX 也是 IDEA 項目的成員,該項目旨在實作無人幹預的全自動化電子設計。我們在 IDEA 項目下與半導體和元器件廠商合作,開發了龐大的元器件庫,設計了能将設計頂層目标轉化為底層電路的軟體,還研發了電路闆優化工具。

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