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(xīnpiàn)全国重点实验室联合软件研究所，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设计，在多项(duōxiàng)关键指标上达到人类专家(zhuānjiā)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。 处理器芯片(xīnpiàn)被誉为现代科技的“皇冠明珠”，其设计过程复杂精密、专业(zhuānyè)门槛(ménkǎn)极高。传统处理器芯片设计高度依赖经验丰富的专家团队，往往需要数百人参与、耗时(hàoshí)数月甚至数年，成本高昂、周期(zhōuqī)漫长。随着人工智能、云计算和边缘计算等(děng)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，“启蒙”系统(xìtǒng)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(bìng)能为(wèi)芯片自动配置相应的操作系统、转译程序、高性能(gāoxìngnéng)算子库等基础软件，性能可比肩人类专家手工设计水平。 具体而言，在CPU自动设计方面，实现国际首个全自动化设计的CPU芯片“启蒙1号” ，5小时内完成32位RISC-V CPU的全部(quánbù)前端(qiánduān)设计，达到(dádào)Intel 486性能，规模超过400万个逻辑门，已完成流片(liúpiàn)。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(ruǎnjiàn)方面，“启蒙”系统(xìtǒng)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配置(pèizhì)，性能相比专家手工优化提升25.6%；可实现不同(bùtóng)芯片和(hé)不同编程模型之间的自动程序(chéngxù)转译，性能最高达到厂商手工优化算子库的2倍；可自动生成矩阵乘等高性能(gāoxìngnéng)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(ruǎnyìngjiàn)的(de)设计范式，不仅有望减少芯片设计过程的人工参与、提升设计效率、缩短(suōduǎn)设计周期，同时有望针对特定应用场景需求实现快速定制化设计，灵活满足芯片设计日益多样化(duōyànghuà)的需求。 启蒙1号和启蒙2号的(de)性能对比