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 中国科学院推出芯片全自动设计系统 中科院发布芯片设计“启蒙”系统中国“启蒙”芯片设计系统:一场人工智能驱动的半导体革命

 中国科学院计算技术研究所与软件研究所联合研发的全球首个芯片软硬件全自动设计系统“启蒙”,于2025年6月正式亮相。该系统依托人工智能大模型技术,实现了从芯片硬件逻辑设计到操作系统配置的全流程自动化,在多项指标上达到人类专家水平,标志着我国在半导体设计领域实现从“追赶”到“领跑”的范式跨越。

 技术突破:三层架构重构设计逻辑

 “启蒙”系统的核心创新在于构建了领域大模型—智能体—应用的三层架构:

 底层领域大模型:专为芯片设计训练的专业模型,掌握处理器架构、电路优化等知识,具备软硬件协同设计能力;

 中间层智能体:芯片生成智能体与基础软件智能体协同工作,前者将功能需求转化为逻辑电路,后者自动适配操作系统内核、转译程序及算子库;中国科学院推出芯片全自动设计系统 中科院发布芯片设计“启蒙”系统

 顶层应用层:通过“反馈式推理”机制,对设计结果进行自动功能验证与性能优化,实现错误率低于0.1%的自主修复。

 这一架构使芯片前端设计效率发生质的飞跃。例如,“启蒙1号”芯片仅用5小时即完成32位RISC-V CPU设计(规模超400万逻辑门),性能对标Intel 486;而升级版“启蒙2号”实现全自动超标量架构设计,性能匹敌ARM Cortex A53.规模达1700万逻辑门。

 性能超越:基础软件适配的颠覆性成果

 系统在软件层面同样展现惊人能力:

 操作系统优化:自动生成的内核配置性能比专家手工优化提升25.6%,大幅缩短系统启动时间;

 跨平台程序转译:支持英伟达GPU、寒武纪MLU等不同芯片架构的自动程序转换,效率达厂商手工优化算子库的2倍;

 高性能算子生成:在RISC-V CPU上生成的矩阵乘算子性能达OpenBLAS的211%,NVIDIA GPU算子性能超cuBLAS 15%。这些成果彻底改变了传统芯片设计中软硬件割裂、适配低效的痛点。中国科学院推出芯片全自动设计系统 中科院发布芯片设计“启蒙”系统

 产业赋能:重塑全球半导体竞争格局

 “启蒙”系统正引发产业链重构:

 成本革命:中小厂商借助该系统可将芯片设计成本压缩至传统方法的1/10,初创企业芯原股份已基于此构建自主EDA工具链,突破Synopsys等巨头的技术垄断;

 场景定制化:针对物联网、边缘计算等场景开发的ASIC芯片,功耗降低15%-20%,精准匹配智能汽车、工业机器人等新兴需求;

 国产替代加速:系统能自动适配中芯国际等国产制程工艺,在美国收紧AI芯片管制的背景下,为华为昇腾、寒武纪等企业提供“去美国化”设计路径。欧盟半导体联盟评价称,这标志着芯片产业从“工具依赖”转向“算法主权”竞争的新阶段。

 未来挑战:人机协同的边界探索

 尽管成就显著,“启蒙”系统仍面临物理极限的挑战:

 在3D芯片堆叠等前沿领域,AI仅能提供70%-80%的基础方案,仍需工程师介入微架构优化;

 极端场景(如航天级抗辐射芯片)的设计依赖人类专家的创新灵感,AI更多承担标准化模块生成。正如研发团队所言:“算法解放了工程师的双手,但突破物理瓶颈的灵感永远来自人脑。”中国科学院推出芯片全自动设计系统 中科院发布芯片设计“启蒙”系统

 ——当戈壁滩的算力中心为“启蒙”系统输送训练数据,当上海张江的流片厂将AI设计的蓝图转化为硅片,这场由中国人发起的芯片设计革命,正在重写半导体产业的权力规则。

 其意义远超技术本身:它证明在科技封锁的坚壁上,真正的突破口并非弯道超车,而是敢于重构赛道,在范式更迭的浪潮中争夺定义未来的话语权。