全球首个！处理器芯片软硬件全自动设计系统“启蒙”发布

【导语】近日，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系统“启蒙”正式发布。该系统由中国科学院计算技术研究所与软件研究所联合推出，能实现从芯片硬件(jiàn)到(dào)基(jī)础(chǔ)软(ruǎn)件(jiàn)的(de)全流(liú)程(chéng)自(zì)动(dòng)化(huà)设(shè)计(jì)，其(qí)性(xìng)能(néng)已(yǐ)达(dá)到(dào)甚至超越人类专家手工设计水平。这一突破有望大幅缩短芯片设计周期，降低设计成本，并灵活满足日益多样化的芯片需求。

记者6月10日获悉，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系统“启蒙”近日正式发布。该系统能实现从芯片硬件到基础软件的全流程自动化设计，意味着实现AI设计芯片，而且其设计在多项关键指标上达到人类专家手工设计水平。相关研究成果近日发布于预印本网站arXiv。

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、耗时数月甚至数年，成本高昂、周期漫长。与此同时，随着人工智能、云计算和边缘计算等新兴技术的发展，市场对专用处理器芯片及其基础软件适配优化的需求正日益增长。然而，我国处理器芯片从业人员数量严重不足，难以满足这一增长的需求。

面对这一挑战，中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室联合中国科学院软件研究所，推出“启蒙”系统。该系统依托大模型等先进人工智能技术，可实现CPU的自动设计，并能为芯片自动配置相应的操作系统、转译程序、高性能算子库等基础软件。

 “启蒙1号”实物。

在CPU自动设计方面，利用“启蒙”系统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的全部前端设计，性能达到Intel 486水平，规模超过400万个逻辑门，目前已完成流片。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，性能达到ARM Cortex A53水平，规模(mó)扩(kuò)大(dà)至(zhì)1700万(wàn)个(gè)逻(luó)辑(ji)门(mén)。

 “启(qǐ)蒙(méng)1号(hào)”和(hé)“启(qǐ)蒙(méng)2号(hào)”的(de)性(xìng)能(néng)对(duì)比(bǐ)。

在(zài)基(jī)础(chǔ)软(ruǎn)件(jiàn)方(fāng)面(miàn)，“启(qǐ)蒙(méng)”系(xì)统(tǒng)同(tóng)样(yàng)取(qǔ)得(de)显(xiǎn)著(zhe)成(chéng)果(guǒ)。例(lì)如(rú)，可(kě)自(zì)动(dòng)生(shēng)成(chéng)定(dìng)制(zhì)优(yōu)化(huà)后(hòu)的(de)操(cāo)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。

这项研究有望改变处理器芯片软硬件的设计范式。它不仅能显著减少人工参与、提升设计效率、缩短设计周期，更能针对特定应用场景需求实现快速定制化设计，灵活满足日益多样化的芯片设计需求。

（原标题为《全球首个！处理器芯片软硬件全自动设计系统“启蒙”发布》）