Processeur RISC-V 32 bits
Au cours du premier semestre 2023, la vague d'IA menée par ChatGPT a balayé le monde entier, et les principaux fabricants ont commencé à déployer leur propre IA. La forte demande en puissance de calcul de l'IA générative a également fait grimper les ventes de puces GPU, et les ressources mondiales en puissance de calcul sont en pénurie. Afin d'améliorer la productivité de la puce, l'Institut de technologie informatique de l'Académie chinoise des sciences a utilisé la technologie IA pour concevoir un processeur RISC-V 32 bits « Enlightenment No. 1 » : il s'agit du premier processeur entièrement automatique au monde sans intervention humaine.
Il est entendu que ce processeur utilise un processus de 65 nm avec une fréquence de 300 MHz, et qu'il a été finalisé en décembre 2021. Le processeur exécute avec succès le système d'exploitation Linux et le programme SPEC CPU 2000 après la mise en service, et ses performances sont équivalentes à celles du 80486SX de la série Intel 486, mais le cycle de conception est réduit à 1/1000 de celui-ci.
Conception traditionnelle des processeurs vs conception des processeurs IA
Selon certaines sources, la fabrication de puces avancées nécessite plus de 1 000 étapes. Chaque étape nécessite des calculs complexes et doit être quasi parfaite, tout comme la conception et la fabrication des processeurs. Dans le cadre de ce travail exigeant, une équipe d'ingénieurs est généralement nécessaire pour écrire le code, puis réaliser la conception du circuit à l'aide d'outils EDA. Dans ce processus, des tests répétés et l'optimisation de la vérification sont indispensables. C'est précisément parce que le processus est extrêmement complexe et fastidieux, et qu'il nécessite beaucoup de main-d'œuvre et de ressources. Il faut parfois des mois, voire des années, pour mener à bien un projet de conception de puces à grande échelle. Prenons l'exemple du processeur Intel K486 : la phase de vérification à elle seule prend 190 jours.
Les chercheurs d'Enlightenment 1, s'appuyant sur l'algorithme BSD Binary Speculation Diagram (BSD), utilisent la technologie IA pour générer automatiquement des conceptions de CPU directement à partir des entrées-sorties (IO) des cas de test. Dans ce processus, les ingénieurs n'ont pas besoin de fournir de code ou de description en langage naturel, et celui-ci est achevé en moins de 5 heures. Bien que le processus d'apprentissage dure moins de 5 heures, il permet d'atteindre une précision de test de vérification supérieure à 99,999999999 %, de sorte que seuls des cas de test sont nécessaires pour générer directement une logique de circuit qui répond aux exigences, ce qui permet d'éliminer la conception logique et la vérification dans le processus de conception traditionnel.
En réalité, ce n'est pas la première fois que l'IA génère une puce. Auparavant, des chercheurs de la Tandon School of Engineering de l'université de New York avaient utilisé ChatGPT-4 pour générer une puce de microprocesseur à partir de simples « dialogues » en anglais. Quatre millions de portes logiques ont été générées en une heure, soit 4 000 fois plus que l'échelle de circuit actuelle pouvant être conçue par GPT-4.
À l'heure actuelle, avec le développement de la technologie IA, de plus en plus d'entreprises ont commencé à l'introduire dans la conception et la fabrication de puces. Certains experts du secteur ont déclaré que, bien que les performances du processeur Enlightenment No. 1 soient encore relativement faibles et ne puissent être comparées à celles des processeurs haut de gamme, tant que l'IA continue d'être entraînée et que la voie technique continue d'être explorée, le processeur généré automatiquement par l'IA devrait atteindre dans 5 ans -Dans 10 ans, atteindre, voire dépasser, le niveau des processeurs conçus par des experts humains.
Évaluer un processeur RISC-V conçu par IA, de l'ISA au silicium
L’expression processeur conçu par intelligence artificielle peut laisser croire qu’un modèle de langage a livré seul une puce terminée. Il faut pourtant examiner chaque étape d’une CPU RISC-V ainsi produite. Le modèle peut proposer l’architecture, générer du RTL, corriger des erreurs de compilation ou explorer des paramètres ; les ingénieurs définissent toujours le profil ISA, les contraintes, l’environnement de vérification, les bibliothèques de synthèse et les critères de clôture. Les tests de conformité valident les instructions, pas la fermeture temporelle, l’intégrité d’alimentation, la fabricabilité ni l’absence d’états cachés. La preuve repose donc sur une chaîne traçable jusqu’aux mesures du silicium.
- Périmètre généré: Précisez si l’IA a produit exigences, modules Verilog, bancs d’essai ou réglages, puis consignez chaque correction manuelle.
- Conformité ISA: Testez profil RV32 ou RV64, privilèges, exceptions et extensions choisies face à un modèle indépendant.
- Assurance RTL: Réunissez lint, passages d’horloge, assertions, équivalence formelle, programmes aléatoires et couverture complète au-delà de la simple compilation.
- Référence PPA: Comparez puissance, performances et surface avec la même technologie, tension, fréquence cible, mémoires et contraintes physiques.
- Résultat matériel: Distinguez démonstration FPGA et puce fabriquée, puis publiez fréquence, charge, échantillon de rendement et errata dans les seules conditions mesurées.
Cependant, je pense qu'il est douteux que l'IA « élimine » réellement les concepteurs de puces humains à l'avenir. Après tout, avant d'atteindre le stade de l'intelligence artificielle forte, l'IA ne pourra être utilisée que comme un outil auxiliaire. En effet, l'innovation continue des concepteurs de puces humains est le fondement du développement et du progrès continus de la technologie des puces.
