近日，中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室，联合软件研究所推出了全球首个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”。该系统实现了从芯片硬件到基础软件的全流程自动化设计，其性能达到国际主流水平，相关研究成果已在线发表于arXiv预印本平台上。

“启蒙”系统的成功发布，预示着我国在芯片设计领域迈入“AI自主设计”新纪元。未来，随着该系统的不断优化和完善，有望在更多领域得到应用和推广，为我国乃至全球的芯片产业发展做出更大贡献。

多项关键指标达到人类专家水平

“启蒙”系统依托大模型等先进人工智能技术，可实现CPU的自动设计，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。

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，性能达到Intel 486水平，规模超过400万个逻辑门，已完成流片。

国际首个全自动化设计的CPU芯片“启蒙1号”实物

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，性能达到ARM Cortex A53水平，规模扩大至1700万个逻辑门，可满足高性能边缘计算需求。

启蒙1号和启蒙2号的性能对比

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%；跨平台张量程序转译工具 QiMeng-Xpiler 可在英伟达 GPU、寒武纪 MLU 等不同芯片间自动转译程序，性能最高达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。 

有望改变芯片设计范式

处理器芯片被誉为现代科技的“皇冠明珠”，其设计过程复杂精密、专业门槛极高。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、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，市场对专用处理器芯片及其基础软件适配优化的需求正日益增长。然而，我国处理器芯片从业人员数量严重不足，难以满足这一增长的需求。

“启蒙”系统的出现，有望改变这一现状。它不仅能显著减少人工参与、提升设计效率、缩短设计周期，更能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。

未来展望

中科院计算技术研究所自2008年起布局芯片与AI交叉研究，曾研发“寒武纪”AI芯片。此次“启蒙”系统的突破，依托处理器芯片全国重点实验室（科技部首批标杆实验室）的技术积累。实验室主任陈云霁表示：“这项技术将改变芯片设计范式，从‘人工设计’迈向‘AI生成’，为解决我国芯片人才短缺问题提供新路径。”

尽管“启蒙”系统已展示出巨大潜力，但其商业化仍面临挑战。一方面，需进一步验证大规模量产的稳定性；另一方面，需构建完善的生态支持体系。中科院团队透露，下一步将拓展系统在先进制程（如3纳米）的应用，并探索与晶圆厂的深度合作，加速技术落地。

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