中科院計算所首次實現(xiàn)無人工干預，AI模型全自動設計RISC-V架構CPU，5小時生成了包含400萬邏輯門的“啟蒙1號”，性能相當于Intel的486SX，可以運行Linux系統(tǒng)。

設計“啟蒙1號”采用BSD二元猜測圖（Binary Speculation Diagram）算法，訓練AI模型的過程不到5個小時，就能夠達到超過99.999999999%的驗證測試準確性，電路規(guī)模相比于GPT-4目前能夠設計的大4000倍。"啟蒙1號"CPU早在2021年12月就完成了生產(chǎn)，能夠運行Linux操作系統(tǒng)和SPEC CPU 2000程序，相關論文在今年6月底發(fā)布。

自2008年起，中科院計算所便開始對芯片設計和人工智能的交叉研究，其中一項成果就是人工智能芯片“寒武紀”。因此在面向芯片設計的人工智能方法上，中科院計算所也已有十多年的積累，并將繼續(xù)探索如何用人工智能方法使得芯片設計完全自動化。

國際上也有使用AI設計芯片的嘗試，紐約大學Tandon工程學院的研究人員使用簡單的英語與ChatGPT“對話”，在125次對話后創(chuàng)建一個新穎的基于8位累加器的微處理器架構的邏輯，并成功應用到處理器中。試驗結果的意義在于，它允許沒有專業(yè)技術技能的個人在AI模型協(xié)助下設計芯片。

英偉達研究的強化學習算法PrefixRL，有能力從零開始學習電路設計，PrefixRL AI設計的64b加法器電路，AI算法通過不知疲倦的迭代優(yōu)化，能夠做到比當前最先進EDA工具設計的電路面積小25%，但是速度與功能相同。

雖然“啟蒙1號”的規(guī)模無法和當前頂級CPU比較，但是AI以無限迭代，而且在迭代的同時AI還會學習進步，它會研究通過什么模式能創(chuàng)造最優(yōu)設計，因此不僅可以加快芯片設計優(yōu)化的速度，還能帶來更高的性能與更低的能耗。而且在芯片的驗證與測試環(huán)節(jié)，AI也能最大限度地提高測試覆蓋率、節(jié)省時間。因此我們相信，隨著資源的積累和技術進步，由AI自動設計生成的CPU有機會在5-10年內達到甚至超越人類專家的設計水準。

做為本次參照的Intel 486芯片是基于x86架構的早期產(chǎn)品，當年Intel耗資3億美元并歷時4年的開發(fā)時間，芯片內集成了125萬個晶體管，1989年上市價格高達950美元/顆。

“啟蒙1號”采用的RISC-V也是大有來頭，該架構2010年誕生于加州大學伯克利分校，是基于精簡指令集（RISC）原則的開源指令集架構，具備低功耗、低成本、開源開放、可模塊化、簡潔、面積小、速度快等優(yōu)點，與當前IoT場景需求碎片化、可定制化的特性十分契合。相較性能相近的ARM芯片，RISC-V架構可以減少大約50%的芯片面積和60%的功耗，是一個非常有發(fā)展前景的新架構。

RISC-V聯(lián)盟在全球已擁有超過了3600名會員，而且在高級會員中中國企業(yè)占比80%，這也是一個充滿中國活力的組織。在全球范圍內，北美仍然是RISC-V的創(chuàng)新高地，研究覆蓋處理器IP到軟件、數(shù)據(jù)中心，歐洲企業(yè)積極探索將原有架構轉到RISC-V，包括中國在內的亞洲公司也在積極推動RISC-V處理器的發(fā)展和市場應用，目前RISC-V最強單核性能的處理器也是來自中科院計算所的第二代“香山”，性能已超過Cortex-A76。數(shù)據(jù)顯示，截至2022年年底，RISC-V處理器全球出貨量達到了100億顆，其中50%出貨量來自中國企業(yè)。

在國內RISC-V的生態(tài)建設上，阿里巴巴旗下的半導體公司“平頭哥”無疑是第一陣營，其開源的玄鐵RISC-V系列處理器，已經(jīng)擁有150余家客戶、超500個授權數(shù)，出貨量超25億顆。平臺能支持包括AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等多個操作系統(tǒng)，并已成功應用于微控制器、工業(yè)控制、智能家電、智能電網(wǎng)、圖像處理、人工智能、多媒體和汽車電子等領域。

國內也有眾多優(yōu)秀的芯片廠商推出基于RISC-V的產(chǎn)品，如廣州“匠芯創(chuàng)”基于阿里平頭哥C906系列IP，結合自己的“魯班OS”軟件，為工業(yè)人機交互、工業(yè)智能算法等工業(yè)應用場景提供自主可控的全套軟硬件解決方案。上?！跋乳雽w”量產(chǎn)的RISC-V高性能通用MCU產(chǎn)品系列HPM6700/6400及HPM6300，性能領先國際同類產(chǎn)品，并完成了嚴格的AEC-Q100車規(guī)認證，全力服務中國工業(yè)、汽車領域客戶。

行業(yè)專家預計，2025年RISC-V架構芯片累積出貨量將有望突破800億顆，年復合增長率將超過70%，這是一個快速增長的市場。應用場景主要會集中在IoT領域，包括交通、通信、工控以及家電等行業(yè)，助力“萬物互聯(lián)”時代走進我們的工作和生活。