32-разрядный процессор RISC-V
В первой половине 2023 года волна искусственного интеллекта, возглавляемая ChatGPT, захлестнула мир, и крупные производители начали внедрять собственные системы искусственного интеллекта. Высокий спрос на вычислительную мощность генеративного ИИ также привел к резкому росту продаж чипов GPU, и глобальные вычислительные ресурсы находятся в состоянии дефицита. Чтобы повысить производительность чипа, Институт вычислительных технологий Китайской академии наук использовал технологию ИИ для разработки 32-битного процессора RISC-V «Enlightenment No. 1» — это первый в мире полностью автоматический процессорный чип, не требующий вмешательства человека.
По имеющимся данным, этот процессор использует 65-нм технологический процесс с частотой 300 МГц, а его разработка была завершена в декабре 2021 года. После запуска процессор успешно запускает операционную систему Linux и программу SPEC CPU 2000, а его производительность эквивалентна производительности процессора 80486SX серии Intel 486, но цикл проектирования сокращен до 1/1000 от него.
Традиционный процессор против процессора с искусственным интеллектом
Согласно отчетам, производство передовых микросхем должно проходить более 1000 этапов. На каждом этапе требуются сложные вычисления, и каждый шаг должен быть практически идеальным, то же самое относится к проектированию и производству процессоров. В этой сложной работе обычно требуется команда инженеров, которая пишет код, а затем завершает проектирование схемы с помощью инструментов EDA. В этом процессе незаменимы повторяющиеся тестирование и оптимизация проверки. Именно потому, что процесс чрезвычайно сложен и утомителен, он требует огромных трудозатрат и ресурсов. Иногда для завершения крупномасштабного проекта по проектированию микросхем требуются месяцы или даже годы. Например, для процессора Intel K486 только на этапе проверки уходит 190 дней.
Исследователи Enlightenment 1, основываясь на алгоритме BSD Binary Speculation Diagram (BSD), используют технологию искусственного интеллекта для автоматического создания проектов процессоров непосредственно из входных-выходных данных (IO) тестовых случаев. В этом процессе инженерам не нужно предоставлять какой-либо код или описание на естественном языке, и он завершается в течение 5 часов. Хотя процесс обучения занимает менее 5 часов, он может достичь точности верификационного теста >99,999999999%, поэтому для непосредственного создания схемы логики, отвечающей требованиям, нужны только тестовые случаи, что позволяет исключить логическое проектирование и верификацию в традиционном процессе проектирования.
На самом деле, это не первый случай, когда ИИ создал микросхему. Ранее исследователи из Инженерной школы Тандона Нью-Йоркского университета использовали ChatGPT-4 для создания микропроцессорной микросхемы с помощью простых «диалогов» на английском языке. За час было создано четыре миллиона логических вентилей, что в 4000 раз превышает текущий масштаб схемы, который может быть разработан GPT-4.
В настоящее время, с развитием технологий искусственного интеллекта, все больше и больше компаний начали внедрять их в проектирование и производство микросхем. Некоторые эксперты отрасли заявили, что, хотя производительность процессора Enlightenment No. 1 по-прежнему относительно низкая и не может сравниться с процессорами высшего уровня, при условии постоянного обучения искусственного интеллекта и непрерывного изучения технических возможностей, ожидается, что процессор, автоматически сгенерированный искусственным интеллектом, через 5 лет -Через 10 лет достигнет или даже превзойдет уровень процессоров, разработанных человеческими экспертами.
Проверка спроектированного ИИ процессора RISC-V от ISA до кристалла
Формулировка «процессор, созданный ИИ» может создать впечатление, что языковая модель самостоятельно выпустила готовую микросхему. На практике каждый этап разработки RISC-V CPU надо оценивать отдельно. Модель способна предложить архитектурное описание, сгенерировать RTL, исправить ошибки компиляции или подобрать параметры, но профиль ISA, ограничения, среду проверки, библиотеки синтеза и критерии завершения задают инженеры. Тесты совместимости подтверждают выполнение команд, а не временное замыкание, целостность питания, технологичность или отсутствие скрытых состояний. Достоверность определяется прослеживаемой цепочкой от исходного результата до измерений изготовленного кристалла.
- Граница генерации: Укажите, создал ли ИИ требования, модули Verilog, тестовую среду или параметры, и перечислите все ручные правки.
- Соответствие ISA: Проверьте выбранный профиль RV32 либо RV64, уровни привилегий, исключения и расширения по независимой эталонной модели.
- Надёжность RTL: Объедините lint, анализ переходов тактов, утверждения, формальную эквивалентность, случайные программы и закрытие покрытия; одной компиляции недостаточно.
- Сравнение PPA: Оценивайте мощность, быстродействие и площадь при одинаковой технологии, напряжении, частоте, макросах памяти и физических ограничениях.
- Доказательство кремнием: Отделяйте FPGA-демонстрацию от изготовленной микросхемы и приводите частоту, нагрузку, выборку выхода и ошибки только для измеренных условий.
Однако я считаю сомнительным, что в будущем ИИ действительно «вытеснит» человеческих разработчиков микросхем. В конце концов, до достижения стадии сильного искусственного интеллекта ИИ может использоваться только в качестве вспомогательного средства. Ведь непрерывные инновации человеческих разработчиков микросхем являются основой непрерывного развития и прогресса в области микросхем.
