AI技術(shù)在芯片設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用正日益增多，以GPU為首的芯片在推動AI技術(shù)的發(fā)展和不斷迭代中扮演著重要角色。最近，中科院計算所的處理器芯片全國重點實驗室及其合作單位利用AI技術(shù)設(shè)計出了世界上首個無人工干預(yù)、全自動生成的CPU芯片——32位RISC-V CPU“啟蒙1號”。該CPU利用了65nm工藝，頻率達到300MHz，并可運行Linux操作系統(tǒng)，性能與Intel 80486SX相當(dāng)，設(shè)計周期縮短至1/1000。

在AI技術(shù)的輔助下，研究人員僅用了5個小時就生成了400萬邏輯門，相當(dāng)于目前GPT-4所能設(shè)計的電路規(guī)模的4000倍。該團隊表示，在不到5個小時的訓(xùn)練過程中，能夠達到超過99.999999999%的驗證測試準(zhǔn)確性。

這個創(chuàng)新的CPU是基于BSD二元猜測圖算法設(shè)計而來的。研究人員通過AI技術(shù)直接從“輸入-輸出（IO）”自動生成CPU設(shè)計，無需工程師提供代碼或自然語言描述。換句話說，它將CPU自動設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為“滿足輸入-輸出規(guī)范的電路邏輯生成問題”，只需測試用例就可以生成滿足需求的電路邏輯，省去了傳統(tǒng)設(shè)計流程中的邏輯設(shè)計與驗證環(huán)節(jié)。

而且，這種方法甚至自主發(fā)現(xiàn)了馮·諾依曼架構(gòu)，這是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的電腦設(shè)計概念結(jié)構(gòu)。

“啟蒙1號”CPU已于2021年12月流片，并成功運行Linux操作系統(tǒng)和SPEC CPU 2000程序。相關(guān)論文也于今年6月末發(fā)布。

在芯片設(shè)計領(lǐng)域，越來越多的芯片巨頭開始應(yīng)用AI技術(shù)來輔助芯片設(shè)計制造。英偉達創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛認(rèn)為，芯片制造是加速計算和AI計算的“理想應(yīng)用”，他強調(diào)了英偉達加速計算和AI解決方案在芯片制造中的潛力。AMD首席技術(shù)官Mark Papermaster透露，AMD已開始在半導(dǎo)體設(shè)計、測試和驗證階段應(yīng)用AI，并計劃在芯片設(shè)計領(lǐng)域更廣泛地使用生成式AI。此外，AMD還在試驗GitHub Copilot并研究如何更好地部署這一AI助手。日本半導(dǎo)體企業(yè)Rapidus也計劃引進人工智能和自動化技術(shù)，預(yù)計2027年啟動量產(chǎn)。

AI技術(shù)在芯片設(shè)計中表現(xiàn)出色，可以進行無限迭代，以找到最佳解決方案。AI還能學(xué)習(xí)，并研究創(chuàng)造最優(yōu)設(shè)計的模式，從而加速芯片設(shè)計的優(yōu)化布局，提供更高的性能和更低的能耗。在驗證與測試環(huán)節(jié)，AI還能最大限度地提高測試覆蓋率，并節(jié)省時間。