中国团队推出世界首颗 AI 全自动设计 CPU“启蒙 1 号”：无人工干预，性能堪比 486
随着人工智能的高涨，GPU 已经成为推动 AI 技术发展和不断演进的不可或缺之物。然而，AI 的进步也开始对芯片制造领域产生逆向效应。
最近，有一支中国团队成功发布了全球首个完全由 AI 设计的 CPU 芯片，取名为"启蒙 1 号"。这款 CPU 采用了 65 纳米工艺制造，时钟频率高达 300MHz，并支持 Linux 操作系统。虽然其性能与 Intel 80486SX 相当，但其设计周期仅为传统方法的 1/1000。
令人惊叹的是，研究人员仅用 5 个小时，利用 AI 技术生成了 400 万个逻辑门，比目前的 GPT-4 所能设计的电路规模大了 4000 倍。该团队宣称，训练这一 AI 模型的过程不到 5 个小时，就能够达到超过 99.999999999%的验证测试准确性，这在芯片设计领域非常引人注目。
"启蒙 1 号"的设计基于独特的 BSD 二元推测图（Binary Speculation Diagram）算法。通过 AI 技术，研究人员能够直接从输入 - 输出（IO）规范中自动生成 CPU 的设计，无需工程师提供任何代码或自然语言描述。
简而言之，他们将 CPU 的自动设计问题转化为满足输入 - 输出规范的电路逻辑生成问题。令人吃惊的是，这种方法甚至自动发现了冯·诺依曼架构，这是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的电脑设计概念结构。
截至 2021 年 12 月，"启蒙 1 号"CPU 已成功投入生产，并能够运行 Linux 操作系统和 SPEC CPU 2000 程序。相应的论文已于 6 月底发布。
在传统情况下，芯片设计制造领域需要完成 1000 多个步骤，并且每个步骤都需要进行复杂的计算，近乎完美的执行。对于 CPU 的设计制造也是如此。
然而，随着 AI 技术的发展，越来越多的公司开始将其引入芯片设计制造过程中。英伟达的创始人兼首席执行官黄仁勋强调了英伟达在芯片制造中加速计算和 AI 解决方案的巨大潜力，认为芯片制造是用于加速计算和 AI 计算的理想领域。
与此同时，AMD 的首席技术官 Mark Papermaster 透露，AMD 已开始在半导体设计、测试和验证阶段应用 AI，并计划在芯片设计领域更广泛地采用生成式 AI 技术。此外，AMD 还在试用 GitHub Copilot，并研究如何更好地使用这一 AI 助手。至于日本的半导体企业 Rapidus，其社长小池淳义表示，该公司将引入人工智能和自动化技术，以减少对技术人员的需求，并计划在 2027 年开始量产。
AI 在芯片设计过程中扮演着重要的角色。它能够进行无限迭代，直到找到最佳解决方案。同时，在迭代的过程中，AI 还能够不断学习，研究哪种模式能够创造出最优设计。因此，AI 实际上加速了芯片设计优化布局的速度，提供了更高的性能和更低的能耗。在验证和测试阶段，AI 还能够最大程度地提高测试覆盖率，并节省时间。
尽管 AI 在芯片设计领域具有巨大潜力，AMD 的首席技术官 Papermaster 指出，AI 并不会取代芯片设计师的工作，而是作为一个辅助工具，帮助加速设计过程。AI 在芯片设计中的应用仍然取决于工程师的专业知识和创造力。
"启蒙 1 号"的发布代表着人工智能在芯片设计制造领域的重要突破，但在规模上却无法与当前顶级的芯片相比。不过，相信通过不断地进行交叉探索，AI 自动生成的芯片有望在未来的 5 年到 10 年内达到甚至超越人类专家设计的水平。
随着 AI 技术不断发展，相信还会有更多创新的芯片设计方法和全新的 CPU 架构的出现，以推动整个芯片行业的发展，为人工智能和计算领域带来更大的潜力。
