鉅亨網新聞中心 2025-06-10 18:50

中國科學院計算技術研究所聯合軟體研究所，近日共同發布了全球首個基於人工智慧技術的處理器晶片軟硬體全自動設計系統——「啟蒙」。這項具有突破性的技術，實現了從晶片硬體到基礎軟體的全流程自動化設計，並在多項關鍵指標上達到了人類專家手工設計水準，或部分超越了人類專家的表現。



讓AI自己設計晶片！中國科學院發布「啟蒙」系統(圖:shutterstock)


處理器晶片被譽為現代科技的「皇冠明珠」，其設計過程極為複雜精密，專業門檻高。傳統的晶片設計高度依賴經驗豐富的專家團隊，往往需要數百人參與，耗時數月甚至數年，成本高昂且週期漫長。此外，隨著人工智慧、雲端計算和邊緣計算等新興技術的發展，市場對專用處理器晶片及其基礎軟體適配優化的需求日益增長。



然而，傳統設計範式下，軟體生態適配週期長、成本高，且中國處理器晶片領域存在嚴重的從業人員數量不足問題，難以滿足快速增長的需求。

據陸媒《澎湃新聞》報導，為了應對這些挑戰並減少人力與資源投入，「啟蒙」系統應運而生。該系統依托大模型等先進人工智慧技術，可實現 CPU 的自動設計，並能為晶片自動配置相應的作業系統、轉譯程式、高性能算子庫等基礎軟體。

在晶片前端設計方面，「啟蒙」系統已實現自動設計 RISC-V CPU。其推出的「啟蒙 1 號」是國際首個全自動設計的 CPU 晶片，能在 5 小時內完成 32 位 RISC-V CPU 的全部前端設計，性能達到 Intel 486 水準，規模超過 400 萬個邏輯門，目前已完成流片。

其升級版「啟蒙 2 號」則是國際首個全自動設計的超標量處理器核，性能達到 ARM Cortex A53 水準，規模擴大至 1700 萬個邏輯門。在硬體程式碼自動生成方面，系統實現了 CodeV 系列大模型，在 Verilog 硬體程式碼生成領域達到 7B 量級國際最優水準。

在基礎軟體方面，「啟蒙」系統同樣取得了顯著成果。它實現了國際首個基於大模型的作業系統核心配置自動優化方法 AutoOS，可自動生成定制優化後的作業系統核心配置，性能較行業專家手工優化最高提升 25.6%。實現國際首個自動跨平台張量程式轉譯工具 QiMeng-Xpiler，可在不同處理器和程式模型之間自動程式轉譯，性能最高達到廠商手工優化算子庫的 2 倍。同時實現國際首個基於大模型的端到端編譯器，成功實現真實編譯數據集 ExeBench 中 91% 的編譯任務。

在自動高性能庫設計方面，提出的 QiMeng-GEMM 和 QiMeng-TensorOp 框架，在 RISC-V CPU 上的最高性能分別達到 OpenBLAS 的 211% 和 251%，在 NVIDIA GPU 上的最高性能分別達到 cuBLAS 的 115% 和 124%。

這項研究有望改變處理器晶片軟硬體的設計範式，能顯著減少人工參與、提升設計效率、縮短設計週期。特別是在自動駕駛等需要快速迭代硬體的場景中，利用「啟蒙」系統可將通常需要數十人月投入的定制化晶片開發週期壓縮至數天。

同時，它更能針對特定應用場景需求實現快速定制化設計，靈活滿足日益多樣化的晶片設計需求。

「啟蒙」系統的建立採用了包含領域大模型、智慧體和應用的三個層級結構，並通過自頂而下、自底而上、自演進的「三步走」技術路線來不斷提升其全自動設計能力。研究人員指出，這項技術突破及其「AI 設計 AI 晶片」的範式，不僅將設計效率提升兩個數量級，更開啟了根據具體應用場景實時定制專用晶片的新紀元，有望破解中國晶片行業人才短缺與設計週期漫長的雙重困境。