讓AI自己設計芯片 中國科學院發(fā)布“啟蒙”系統(tǒng)

原標題：讓AI自己設計芯片，中國科學院發(fā)布“啟蒙”系統(tǒng)

近日，中國科學院計算技術(shù)研究所處理器芯片全國重點實驗室聯(lián)合軟件研究所，推出全球首個基于人工智能技術(shù)的處理器芯片軟硬件全自動設計系統(tǒng)——“啟蒙”。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)從芯片硬件到基礎(chǔ)軟件的全流程自動化設計，在多項關(guān)鍵指標上達到人類專家手工設計水平，標志著我國在人工智能自動設計芯片方面邁出堅實一步。

處理器芯片被譽為現(xiàn)代科技的“皇冠明珠”，其設計過程復雜精密、專業(yè)門檻極高。傳統(tǒng)處理器芯片設計高度依賴經(jīng)驗豐富的專家團隊，往往需要數(shù)百人參與、耗時數(shù)月甚至數(shù)年，成本高昂、周期漫長。隨著人工智能、云計算和邊緣計算等新興技術(shù)的發(fā)展，專用處理器芯片設計和相關(guān)基礎(chǔ)軟件適配優(yōu)化需求日益增長。而我國處理器芯片從業(yè)人員數(shù)量嚴重不足，難以滿足日益增長的芯片設計需求。

面對這一挑戰(zhàn)，“啟蒙”系統(tǒng)應運而生。該系統(tǒng)依托大模型等先進人工智能技術(shù)，可實現(xiàn)自動設計CPU，并能為芯片自動配置相應的操作系統(tǒng)、轉(zhuǎn)譯程序、高性能算子庫等基礎(chǔ)軟件，性能可比肩人類專家手工設計水平。

具體而言，在CPU自動設計方面，實現(xiàn)國際首個全自動化設計的CPU芯片“啟蒙1號” ，5小時內(nèi)完成32位RISC-V CPU的全部前端設計，達到Intel 486性能，規(guī)模超過400萬個邏輯門，已完成流片。其升級版“啟蒙2號”為國際首個全自動設計的超標量處理器核，達到ARM Cortex A53性能，規(guī)模擴大至1700萬個邏輯門。在基礎(chǔ)軟件方面，“啟蒙”系統(tǒng)同樣取得顯著成果，可自動生成定制優(yōu)化后的操作系統(tǒng)內(nèi)核配置，性能相比專家手工優(yōu)化提升25.6%；可實現(xiàn)不同芯片和不同編程模型之間的自動程序轉(zhuǎn)譯，性能最高達到廠商手工優(yōu)化算子庫的2倍；可自動生成矩陣乘等高性能算子，在RISC-V CPU和NVIDIA GPU上的性能分別提高110%和15%以上。

這項研究有望改變處理器芯片軟硬件的設計范式，不僅有望減少芯片設計過程的人工參與、提升設計效率、縮短設計周期，同時有望針對特定應用場景需求實現(xiàn)快速定制化設計，靈活滿足芯片設計日益多樣化的需求。

記者 吳月輝 谷業(yè)凱