【中國科學(xué)報】首顆全自動設(shè)計芯片“啟蒙1號”誕生
芯片設(shè)計是一項非常具有挑戰(zhàn)性且耗費人力和資源的工作，整個過程通常需要數(shù)以百計的研究團隊迭代數(shù)月或數(shù)年才能完成。人工智能能否幫助人們自動化地設(shè)計芯片？對此，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所（以下簡稱計算所）近年來開展了一系列探索，并于近期取得重要進展。相關(guān)論文近日公布于預(yù)印本平臺arXiv。
計算所處理器芯片全國重點實驗室團隊提出了“以驗證為中心”的處理器智能設(shè)計方法學(xué)：從隨機電路出發(fā)，由機器全自動完成包括驗證、調(diào)試和修復(fù)的反復(fù)迭代，直到獲得滿足設(shè)計需求的目標(biāo)電路。
團隊運用上述方法，在5小時內(nèi)自動設(shè)計出超過400萬個邏輯門的32位RISC-V通用處理器——“啟蒙1號”，將現(xiàn)有能自動設(shè)計的電路規(guī)模提升了3~4個數(shù)量級。
“啟蒙1號”芯片是世界上首顆無人工干預(yù)、全自動設(shè)計的處理器芯片，可以正常運行Linux操作系統(tǒng)，實測性能達到了Intel 486的水平。為進一步提升自動生成處理器的性能，團隊提出了一種基于門級依賴關(guān)系分析的自動流水線設(shè)計方法。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)依賴分析只能在寄存器等高層次進行不同，該方法可在細粒度的門電路級別自動進行數(shù)據(jù)流分析。在分析結(jié)果基礎(chǔ)上，通過二元猜測圖構(gòu)建了細粒度的流水線控制單元，在保證功能正確的前提下，利用門級前遞和猜測提高了程序執(zhí)行效率。更重要的是，在某些情況下可以找到比人類設(shè)計更優(yōu)的流水設(shè)計，平均吞吐效果提升了31%。