九州酷游全球首个“AI自己|jiqingwuyue|设计芯片”的系统“启蒙”来了
2025.09.08
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《中国科学报》6月10日从中国科学院计算技术研究所（以下简称计算所）获悉✿★✿✿，该所处理器芯片全国重点实验室联合中国科学院软件研究所✿★✿✿，推出了全球基于人工智能技术的处理器芯片软硬件全自动设计系统——“启蒙”九州酷游✿★✿✿。相关技术论文已在线发表于arXiv预印本平台上✿★✿✿。
据相关负责人介绍✿★✿✿，“启蒙”系统可以实现从芯片硬件到基础软件的全流程自动化设计jiqingwuyue✿★✿✿，在多项关键指标上已达到人类专家手工设计水平✿★✿✿，标志着我国在人工智能自动设计芯片方面迈出坚实一步✿★✿✿。
处理器芯片被誉为现代科技“皇冠上的明珠”✿★✿✿，其设计过程复杂精密✿★✿✿、专业门槛极高jiqingwuyue✿★✿✿。传统处理器芯片设计高度依赖经验丰富的专家团队✿★✿✿，往往需要数百人参与✿★✿✿、耗时数月甚至数年✿★✿✿，成本高昂九州酷游✿★✿✿、周期漫长✿★✿✿。随着人工智能✿★✿✿、云计算和边缘计算等新兴技术的发展✿★✿✿，专用处理器芯片设计和相关基础软件适配优化需求日益增长✿★✿✿。而我国处理器芯片从业人员数量严重不足✿★✿✿，难以满足日益增长的芯片设计需求jiqingwuyue✿★✿✿。
面对这一挑战✿★✿✿，“启蒙”系统在前述团队的努力下应运而生✿★✿✿。据介绍✿★✿✿，该系统依托大模型等人工智能技术✿★✿✿，可实现自动设计CPU九州酷游✿★✿✿，并能为芯片自动配置相应的操作系统✿★✿✿、转译程序✿★✿✿、高性能算子库等基础软件✿★✿✿，性能可比肩人类专家手工设计水平✿★✿✿。
具体而言✿★✿✿，在CPU自动设计方面✿★✿✿，该系统已实现国际首个全自动化设计的CPU芯片“启蒙1号” ✿★✿✿， 5小时内完成32位RISC-V CPU的全部前端设计✿★✿✿，达到Intel 486性能九州酷游✿★✿✿，规模超过4000000个逻辑门✿★✿✿，已完成流片九州酷游✿★✿✿。其升级版“启蒙2号” 为国际首个全自动设计的超标量处理器核✿★✿✿，达到ARM Cortex A53性能✿★✿✿，规模扩大至17000000个逻辑门九州酷游✿★✿✿。在基础软件方面✿★✿✿，“启蒙”系统同样取得显著成果✿★✿✿，可自动生成定制优化后的操作系统内核配置✿★✿✿，性能相比专家手工优化提升25.6%✿★✿✿；可实现不同芯片和不同编程模型之间的自动程序转译✿★✿✿，性能最高达到厂商手工优化算子库的2倍✿★✿✿；可自动生成矩阵乘等高性能算子✿★✿✿，在RISC-V CPU和NVIDIA GPU上的性能分别提高110%和15%以上✿★✿✿。
该负责人表示✿★✿✿，这项研究有望改变处理器芯片软硬件的设计范式✿★✿✿，不仅有望减少芯片设计过程的人工参与✿★✿✿、提升设计效率✿★✿✿、缩短设计周期jiqingwuyue✿★✿✿，同时有望针对特定应用场景需求实现快速定制化设计✿★✿✿，灵活满足芯片设计日益多样化的需求✿★✿✿。
信息显示✿★✿✿，自2008年起✿★✿✿，计算所便开始长期从事芯片设计和人工智能的交叉研究✿★✿✿。其中一项为人熟知的产出是人工智能芯片“寒武纪”✿★✿✿。在面向芯片设计的人工智能方法上✿★✿✿，计算所已有十余年的积累✿★✿✿，并从未停止探索如何用人工智能方法使得芯片设计完全自动化jiqingwuyue✿★✿✿。
依托计算所建立的处理器芯片全国重点实验室✿★✿✿，是中国科学院批准正式启动建设的首批重点实验室之一✿★✿✿，并被科技部遴选为首批20个标杆全国重点实验室✿★✿✿，2022年5月开始建设✿★✿✿。实验室学术委员会主任为中国工程院院士孙凝晖✿★✿✿，实验室主任为计算所研究员陈云霁✿★✿✿。
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