让AI自己设计芯片，中国科学院发布“启蒙”系统

近日，中国科学院计算技术研究所处理器(chǔlǐqì)芯片全国重点实验室联合软件(ruǎnjiàn)研究所，推出全球首个基于人工智能技术的处理器芯片软硬件全自动设计(shèjì)系统——“启蒙”。该系统可以实现从芯片硬件到基础软件的全流程自动化(zìdònghuà)设计，在多项关键指标(zhǐbiāo)上达到人类专家手工设计水平，标志着我国在人工智能自动设计芯片方面迈出坚实一步。 处理器(chǔlǐqì)(chǔlǐqì)芯片被誉为现代科技的(de)“皇冠明珠”，其设计过程复杂精密、专业门槛极高。传统处理器芯片设计高度依赖经验丰富的专家团队(tuánduì)，往往需要数百人参与、耗时数月甚至数年，成本高昂、周期漫长。随着人工智能、云计算和(hé)边缘计算等新兴技术的发展，专用处理器芯片设计和相关基础软件适配优化需求日益增长。而我国(wǒguó)处理器芯片从业人员数量严重不足，难以满足日益增长的芯片设计需求。 面对这一挑战(tiǎozhàn)，“启蒙”系统应运而生。该系统依托大模型等先进人工智能技术，可实现自动设计CPU，并能为芯片自动配置相应的操作系统、转译(zhuǎnyì)程序、高性能算子库等基础软件，性能可比肩(bǐjiān)人类专家手工设计水平(shuǐpíng)。 具体而言，在CPU自动(zìdòng)设计方面，实现国际(guójì)首个全自动化设计的CPU芯片(xīnpiàn)“启蒙1号” ，5小时内完成32位RISC-V CPU的全部前端设计，达到Intel 486性能(xìngnéng)，规模(guīmó)超过(chāoguò)400万个(wàngè)逻辑门，已完成流片。其升级版“启蒙2号”为国际首个全自动设计的超标量处理器核，达到ARM Cortex A53性能，规模扩大至1700万个逻辑门。在基础软件方面，“启蒙”系统同样取得显著成果，可自动生成定制优化后的操作系统内核(nèihé)配置，性能相比专家(zhuānjiā)手工优化提升25.6%；可实现不同芯片和(hé)不同编程模型之间的自动程序转译，性能最高达到厂商手工优化算子库的2倍(bèi)；可自动生成矩阵乘等高性能算子，在RISC-V CPU和NVIDIA GPU上的性能分别提高110%和15%以上。 这项研究有望改变处理器芯片软硬件的设计(shèjì)范式，不仅(bùjǐn)有望减少芯片设计过程的人工参与、提升设计效率、缩短设计周期，同时有望针对特定应用场景(chǎngjǐng)需求实现快速(kuàisù)定制化设计，灵活满足芯片设计日益多样化的需求。 启蒙1号(hào)和启蒙2号的性能对比