【ZiDongHua 之创新自科文收录关键词： 半导体产业 中科院计算所 启蒙1号 CPU 芯片设计 人工智能】
中国团队推出世界首颗AI全自动设计CPU
本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合
全球首个无人工干预、全自动生成的CPU芯片。
中科院计算所的处理器芯片全国重点实验室及其合作单位，用AI技术设计出了世界上首个无人工干预、全自动生成的CPU芯片——启蒙1号。
这颗完全由AI设计的32位RISC-V CPU，相比GPT-4目前所能设计的电路规模大4000倍，并可运行Linux操作系统，且性能堪比Intel 486。
启蒙1号处理器是基于RSIC-V指令集的，32位架构，早在2021年12月就已经完成流片验证，之后中科院计算所还用它点亮了Linux操作系统，并运行了SPEC CPU2000测试程序，评估后认为性能跟Intel的40486相当。
启蒙1号芯片版图及实物图，其中CPU核部分完全由算法自动生成，芯片于2021年12月采用65nm工艺流片，运行频率300MHz
这是全球首个无人工干预、全自动生成的CPU芯片，65nm工艺，频率达到了300MHz，相关研究论文已经发表。
启蒙1号是中科院研究人员基于BSD二元猜测图（Binary Speculation Diagram, 简称BSD）算法设计出来的，5个小时就生成了400万逻辑门，这个规模比GPT-4能设计的芯片大4000倍。
虽然启蒙1号CPU的规模跟当前的顶级CPU还没法比，但是AI技术的进步飞快，未来AI设计芯片会成为主流，将极大地提高芯片设计效率。
启蒙1号芯片可以成功运行Linux操作系统及性能对比（CPU-AI为启蒙1号）
团队介绍
自2008年起，中科院计算所便开始长期从事芯片设计和人工智能的交叉研究。其中一项为人熟知的产出就是人工智能芯片寒武纪。
而在面向芯片设计的人工智能方法上，中科院计算所也已有十多年的积累，并且从未停止探索如何用人工智能方法使得芯片设计完全自动化。
依托中国科学院计算技术研究所建立的处理器芯片全国重点实验室，是中国科学院批准正式启动建设的首批重点实验室之一，并被科技部遴选为首批 20个标杆全国重点实验室，2022年5月开始建设。
其中，实验室学术委员会主任为孙凝晖院士，实验室主任为陈云霁研究员。
实验室近年来获得了处理器芯片领域首个国家自然科学奖等6项国家级科技奖励；在处理器芯片领域国际顶级会议发表论文的数量长期列居中国第一；在国际上成功开创了深度学习处理器等热门研究方向；孵化了总市值数千亿元的国产处理器产业头部企业。
图片 使用ChatGPT设计的芯片
日前，国际上也有使用ChatGPT设计芯片的尝试。纽约大学 Tandon 工程学院的研究人员使用简单的英语“对话”与 AI 模型制造了一个微处理芯片，这是一项史无前例的成就，可以加快芯片开发速度，更重要的是这将允许没有专业技术技能的个人设计芯片。
两名硬件工程师使用标准英语与ChatGPT-4“交谈”，并设计了一种新型的微处理器架构。研究团队和 ChatGPT 设计的芯片并不是一个完整的处理器，它是整个 CPU 的一个部分：负责创建一个新颖的基于 8 位累加器的微处理器架构的逻辑。该芯片随后被送往Skywater 130 nm 光刻机上进行制造。该团队声称，这项研究标志着 LLM 设计的 IC 首次真正投入生产。
图片该团队使用 125 条消息成功创建了他们的 IC
累加器本质上是寄存器（内存），其中存储中间计算的结果，直到主计算完成。但它们是 CPU 工作方式不可或缺的一部分；也许还可以设计其他必要的单元。这一成果表明，未来成为 EDA 设计师的知识门槛要低得多。也许有一天，足够多的 CPU 碎片会被公开，这样更多的ChatGPT用户将可以在家里设计他们的 CPU 架构。
研究人员使用商业和公开可用的大型语言模型 (LLM) 来研究八个硬件设计示例，在工程师和 LLM 之间的实时来回交互中，通过纯英文文本处理其 Verilog (HDL) 等效。
“这项研究产生了我们认为是第一个完全由 AI 生成的 HDL，用于制造物理芯片，”纽约大学 Tandon 的研究助理教授兼研究团队成员 Hammond Pearce 博士说。“一些人工智能模型，如 OpenAI 的 ChatGPT 和谷歌的 Bard，可以生成不同编程语言的软件代码，但它们在硬件设计中的应用尚未得到广泛研究。这项研究表明 AI 也可以使硬件制造受益，尤其是当它被用于对话时，你可以通过一种有来有往的方式来完善设计。”
从这个实验中，该团队得出结论，ChatGPT 确实可以将功能芯片设计为现实世界的解决方案。
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