Стартап Verkor.io, который занимается созданием микросхем с применением искусственного интеллекта, в научной работе, вышедшей в марте, описал, как его ИИ-агент Design Conductor сумел самостоятельно разработать полноценное процессорное ядро на базе архитектуры RISC-V. На это ушло лишь 12 часов: система, отталкиваясь от документа с запросом объемом 219 слов, сгенерировала верифицированную и готовую к размещению схему, что в разы быстрее стандартных сроков создания коммерческих чипов, которые обычно занимают от полутора до трех лет.
Источник изображения: Китайская академия наук
Как утверждает Verkor, это первый в истории случай, когда автономный агент создал функционирующий процессор — начиная от технического задания и заканчивая файлом компоновки GDSII. Итогом стал процессор VerCore — ядро с пятиступенчатым конвейером, последовательным выполнением инструкций и однопоточной обработкой, которое при частоте 1,48 ГГц на 7-нанометровом техпроцессе ASAP7 набрало 3261 балл в тесте CoreMark.
В своей статье Verkor детально раскрывает конвейерную архитектуру, включающую этапы выборки, декодирования, исполнения, обращения к памяти и записи результатов, а также механизмы раннего разрешения условных переходов и пересылки операндов. В процессе оптимизации система самостоятельно внедрила быстрый умножитель Бута — Уоллеса с тактовой частотой 2,57 ГГц и схему с однотактовым штрафом за ветвление, которую агент выбрал после того, как реализовал и протестировал одно- и двухтактовые варианты. Verkor сравнивает производительность VerCore в CoreMark с показателями мобильного процессора Intel Celeron SU2300 2011 года на архитектуре Penryn.
Пятиступенчатое ядро с последовательным выполнением, без кэша и внеочередной обработки команд — довольно скромная конструкция по меркам отрасли. В статье Verkor отмечается, что стоимость разработки современных чипов превышает 400 миллионов долларов, на их создание уходит от 18 до 36 месяцев, и в этом процессе задействованы сотни инженеров. VerCore гораздо проще таких чипов. Тем не менее, 12 часов, потраченных на полностью автономный путь от спецификации до компоновки, — это впечатляющее достижение, даже с учетом того, что для этого потребовалось «множество десятков миллиардов токенов» при относительно невысоком уровне сложности.
Источник изображения: Verkor.io
Физический экземпляр VerCore не создавался: его функциональность была верифицирована с помощью Spike — референсного симулятора архитектуры RISC-V. ASAP7 представляет собой набор средств для разработки в академической среде, а не коммерческий 7-нанометровый техпроцесс. Разработчики Verkor утверждают, что VerCore способен запускать вариант uCLinux в среде симуляции.
В своей публикации команда Verkor откровенно признает ограничения базовых языковых моделей, отмечая, что ИИ-агент порой «недооценивает объем работы, необходимый для решения конкретных задач». Например, в одном случае при срыве сроков Design Conductor пытался внести кардинальные изменения, чтобы «усложнить процесс проектирования», вместо того чтобы искать более простые подходы. В другом сценарии исследователи заметили, что модель трактовала Verilog — язык, ориентированный на события, — как последовательный код. «Хотя это не повлияло на способность Design Conductor обеспечивать корректность работы, оно усложнило устранение проблем, связанных с соблюдением временных ограничений», — объяснили исследователи.
По расчетам исследователей, для доведения системы до состояния, пригодного для серийного выпуска, потребуется от пяти до десяти специалистов. Кроме того, с усложнением проекта вычислительные затраты растут нелинейно, что делает весь процесс менее целесообразным в коммерческих масштабах. В Verkor сообщили, что планируют опубликовать исходный код VerCore и сборочные скрипты к концу апреля, а также продемонстрировать реализацию на ПЛИС на конференции DAC — ежегодном мероприятии по автоматизации проектирования электронных устройств.
В более ранних проектах по созданию чипов с помощью искусственного интеллекта, таких как работа китайских ученых, которые в 2023 году разработали процессор на архитектуре RISC-V менее чем за пять часов, а также в более позднем проекте QiMeng, применялись иные методологии и архитектурные решения. Design Conductor от Verkor полностью берет на себя весь цикл проектирования — от спецификации до GDSII.
