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(ruǎnyìngjiàn)全自动设计系统——“启蒙”。该(gāi)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(zài)多项关键指标上达到(dádào)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。 处理器芯片被誉为现代科技的“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(zhuānjiā)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(réngōngzhìnéng)、云计算(jìsuàn)和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(xūqiú)(xūqiú)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(zhèyī)挑战，“启蒙”系统应运而生。该系统依托大模型等先进人工智能(néng)(réngōngzhìnéng)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、转译程序(chéngxù)、高性能算子库等基础软件，性能可比肩人类专家手工设计水平。 具体而言(éryán)，在CPU自动设计方面，实现国际首个全自动化设计的(de)CPU芯片“启蒙1号” ，5小时内完成(wánchéng)32位RISC-V CPU的全部前端设计，达到Intel 486性能(xìngnéng)(xìngnéng)，规模超过(chāoguò)400万个逻辑门(mén)(mén)，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(kě)自动生成定制优化(yōuhuà)后的操作系统内核配置，性能相比专家手工优化提升25.6%；可实现不同芯片和不同编程模型之间(zhījiān)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；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(gǎibiàn)处理器芯片(xīnpiàn)软硬件的设计范式，不仅有望减少芯片设计过程的人工参与、提升设计效率、缩短设计周期，同时(tóngshí)有望针对特定应用场景需求实现(shíxiàn)快速定制化设计，灵活满足芯片设计日益多样化的需求。 启蒙1号和启蒙2号的性能(xìngnéng)对比