中科院計算所的處理器芯片全國重點實驗室及其合作單位，用AI技術(shù)設(shè)計出了世界上首個無人工干預(yù)、全自動生成的CPU芯片——啟蒙1號。

這顆完全由AI設(shè)計的32位RISC-V CPU，相比GPT-4目前所能設(shè)計的電路規(guī)模大4000倍，并可運行Linux操作系統(tǒng)，且性能堪比Intel 486。

啟蒙1號處理器是基于RSIC-V指令集的，32位架構(gòu)，早在2021年12月就已經(jīng)完成流片驗證，之后中科院計算所還用它點亮了Linux操作系統(tǒng)，并運行了SPEC CPU2000測試程序，評估后認為性能跟Intel的40486相當。

啟蒙1號芯片版圖及實物圖，其中CPU核部分完全由算法自動生成，芯片于2021年12月采用65nm工藝流片，運行頻率300MHz

這是全球首個無人工干預(yù)、全自動生成的CPU芯片，65nm工藝，頻率達到了300MHz，相關(guān)研究論文已經(jīng)發(fā)表。

啟蒙1號是中科院研究人員基于BSD二元猜測圖（Binary Speculation Diagram, 簡稱BSD）算法設(shè)計出來的，5個小時就生成了400萬邏輯門，這個規(guī)模比GPT-4能設(shè)計的芯片大4000倍。

雖然啟蒙1號CPU的規(guī)模跟當前的頂級CPU還沒法比，但是AI技術(shù)的進步飛快，未來AI設(shè)計芯片會成為主流，將極大地提高芯片設(shè)計效率。

 啟蒙1號芯片可以成功運行Linux操作系統(tǒng)及性能對比（CPU-AI為啟蒙1號）       

團隊介紹

自2008年起，中科院計算所便開始長期從事芯片設(shè)計和人工智能的交叉研究。其中一項為人熟知的產(chǎn)出就是人工智能芯片寒武紀。

而在面向芯片設(shè)計的人工智能方法上，中科院計算所也已有十多年的積累，并且從未停止探索如何用人工智能方法使得芯片設(shè)計完全自動化。

依托中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所建立的處理器芯片全國重點實驗室，是中國科學(xué)院批準正式啟動建設(shè)的首批重點實驗室之一，并被科技部遴選為首批 20個標桿全國重點實驗室，2022年5月開始建設(shè)。

其中，實驗室學(xué)術(shù)委員會主任為孫凝暉院士，實驗室主任為陳云霽研究員。

實驗室近年來獲得了處理器芯片領(lǐng)域首個國家自然科學(xué)獎等6項國家級科技獎勵；在處理器芯片領(lǐng)域國際頂級會議發(fā)表論文的數(shù)量長期列居中國第一；在國際上成功開創(chuàng)了深度學(xué)習(xí)處理器等熱門研究方向；孵化了總市值數(shù)千億元的國產(chǎn)處理器產(chǎn)業(yè)頭部企業(yè)。

使用ChatGPT設(shè)計的芯片

日前，國際上也有使用ChatGPT設(shè)計芯片的嘗試。紐約大學(xué) Tandon 工程學(xué)院的研究人員使用簡單的英語“對話”與 AI 模型制造了一個微處理芯片，這是一項史無前例的成就，可以加快芯片開發(fā)速度，更重要的是這將允許沒有專業(yè)技術(shù)技能的個人設(shè)計芯片。

兩名硬件工程師使用標準英語與ChatGPT-4“交談”，并設(shè)計了一種新型的微處理器架構(gòu)。研究團隊和 ChatGPT 設(shè)計的芯片并不是一個完整的處理器，它是整個 CPU 的一個部分：負責(zé)創(chuàng)建一個新穎的基于 8 位累加器的微處理器架構(gòu)的邏輯。該芯片隨后被送往Skywater 130 nm 光刻機上進行制造。該團隊聲稱，這項研究標志著 LLM 設(shè)計的 IC 首次真正投入生產(chǎn)。

               該團隊使用了125條消息成功的創(chuàng)建了他們的IC

累加器本質(zhì)上是寄存器（內(nèi)存），其中存儲中間計算的結(jié)果，直到主計算完成。但它們是 CPU 工作方式不可或缺的一部分；也許還可以設(shè)計其他必要的單元。這一成果表明，未來成為 EDA 設(shè)計師的知識門檻要低得多。也許有一天，足夠多的 CPU 碎片會被公開，這樣更多的ChatGPT用戶將可以在家里設(shè)計他們的 CPU 架構(gòu)。

研究人員使用商業(yè)和公開可用的大型語言模型 (LLM) 來研究八個硬件設(shè)計示例，在工程師和 LLM 之間的實時來回交互中，通過純英文文本處理其 Verilog (HDL) 等效。

“這項研究產(chǎn)生了我們認為是第一個完全由 AI 生成的 HDL，用于制造物理芯片，”紐約大學(xué) Tandon 的研究助理教授兼研究團隊成員 Hammond Pearce 博士說。“一些人工智能模型，如 OpenAI 的 ChatGPT 和谷歌的 Bard，可以生成不同編程語言的軟件代碼，但它們在硬件設(shè)計中的應(yīng)用尚未得到廣泛研究。這項研究表明 AI 也可以使硬件制造受益，尤其是當它被用于對話時，你可以通過一種有來有往的方式來完善設(shè)計?！?/span>

從這個實驗中，該團隊得出結(jié)論，ChatGPT 確實可以將功能芯片設(shè)計為現(xiàn)實世界的解決方案。

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