6 月 10 日消息，據科技日報報道，全球首個基于人工智能技術的處理器芯片軟硬件全自動設計系統“啟蒙”近日正式發布。該系統支持從芯片硬件到基礎軟件的全流程自動化設計，且其生成的設計方案多項關鍵指標達到了人類專家水平。相關研究成果近日發布于預印本網站 arXiv。

▲“啟蒙1號”實物

報道提到，傳統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、周期漫長。而隨著人工智能、云計算和邊緣計算等新興技術的發展，市場對專用處理器芯片及其基礎軟件適配優化的需求正日益增長。

中國科學院計算技術研究所處理器芯片全國重點實驗室聯合中國科學院軟件研究所推出了“啟蒙”系統。該系統依托大模型等人工智能技術，可實現 CPU 的自動設計，并能為芯片自動配置相應的操作系統、轉譯程序、高性能算子庫等基礎軟件。

CPU 自動設計方面，利用“啟蒙”系統實現國際首個全自動化設計的 CPU 芯片“啟蒙 1 號”，5 小時內完成 32 位 RISC-V CPU 的全部前端設計，性能達到 Intel 486 水平，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”為國際首個全自動設計的超標量處理器核，性能達到 ARM Cortex A53 水平，規模擴大至 1700 萬個邏輯門。

▲“啟蒙1號”和“啟蒙2號”的性能對比

基礎軟件方面，“啟蒙”系統可自動生成定制優化后的操作系統內核配置，性能相比專家手工優化提升 25.6%；可實現不同芯片和不同編程模型之間的自動程序轉譯，性能最高達到廠商手工優化算子庫的 2 倍；可自動生成矩陣乘等高性能算子，在 RISC-V CPU 和 NVIDIA GPU 上的性能分別提高 110% 和 15% 以上。

這項研究有望改變處理器芯片軟硬件的設計范式。它不僅能減少人工參與、提升設計效率、縮短設計周期，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芯片設計需求。

附論文地址：https://arxiv.org/abs/2506.05007