Стартап Verkor.io, специализирующийся на разработке чипов с использованием искусственного интеллекта, в исследовательской статье, опубликованной в марте, рассказал, как его агентная система ИИ Design Conductor самостоятельно создала полноценное ядро процессора на архитектуре RISC-V. Для этого потребовалось всего 12 часов: система взяла за основу документ с запросом из 219 слов и сгенерировала проверенную, готовую к компоновке схему, что на несколько порядков быстрее стандартных сроков разработки коммерческих чипов, которые составляют от 18 до 36 месяцев.
Источник изображения: Китайская академия наук
По словам Verkor, это первый случай, когда автономный агент создал работающий процессор — от спецификации до файла компоновки GDSII. В результате получился процессор VerCore — пятиступенчатое конвейерное ядро с последовательным выполнением команд и однопоточной обработкой, которое при тактовой частоте 1,48 ГГц на 7-нанометровом техпроцессе ASAP7 набрало 3261 балл в тесте CoreMark.
В статье Verkor подробно описана конвейерная архитектура, включающая этапы выборки, декодирования, выполнения, обращения к памяти и обратной записи команд, а также раннее разрешение ветвлений и переадресацию операндов. В ходе оптимизации система самостоятельно реализовала быстрый умножитель Бута — Уоллеса с тактовой частотой 2,57 ГГц и схему с однотактным штрафом за ветвление, которую агент выбрал после реализации и тестирования одно- и двухтактных вариантов. Verkor сравнивает производительность VerCore в тесте CoreMark с производительностью мобильного процессора Intel Celeron SU2300 2011 года на базе архитектуры Penryn.
Пятиступенчатое ядро с последовательным выполнением команд, без кеша и внеочередного выполнения команд — довольно простая конструкция по отраслевым стандартам. В статье Verkor отмечается, что стоимость разработки передовых чипов превышает $400 млн, на их разработку уходит от 18 до 36 месяцев, при этом в разработке участвуют сотни инженеров. VerCore гораздо проще этих чипов. Тем не менее 12 часов, затраченные на полностью автономный процесс от спецификации до компоновки, — это впечатляющий результат, даже несмотря на то, что для этого потребовалось «множество десятков миллиардов токенов» при сравнительно невысоком уровне сложности.
Источник изображения: Verkor.io
VerCore не был изготовлен физически: вместо этого его работоспособность была проверена с помощью Spike — эталонного симулятора RISC-V ISA. ASAP7 — это комплект для разработки академических технологических процессов, а не коммерческий 7-нм техпроцесс. В Verkor утверждают, что VerCore может запускать вариант uCLinux в симуляторе.
В статье Verkor честно говорится об ограничениях базовых языковых моделей и отмечается, что ИИ-агент иногда «недооценивает сложность работы, необходимой для решения тех или иных проблем». Например, в одном случае, когда не удавалось уложиться в сроки, Design Conductor пытался внести серьёзные изменения, чтобы «углубить процесс проектирования» вместо поиска более простых решений. В другом случае исследователи заметили, что модель рассуждала о Verilog — событийно-ориентированном языке — как о последовательном коде. «Хотя мы обнаружили, что это не повлияло на способность Design Conductor обеспечивать функциональную корректность, из-за этого Design Conductor стало сложнее устранять проблемы с соблюдением сроков», — пояснили исследователи.
По оценкам исследователей, чтобы довести систему до состояния, готового к серийному производству, потребуется от пяти до десяти специалистов. Кроме того, с ростом сложности проекта требования к вычислительным мощностям увеличиваются нелинейно, что делает весь процесс менее практичным в коммерческом масштабе. В Verkor сообщили, что планируют опубликовать исходный код VerCore и скрипты для сборки к концу апреля, а также продемонстрировать реализацию на ПЛИС на мероприятии DAC — ежегодной конференции по автоматизации проектирования электронных устройств.
В предыдущих проектах по разработке чипов с использованием искусственного интеллекта, таких как проект китайских исследователей, которые в 2023 году создали процессор на архитектуре RISC-V менее чем за пять часов, и более поздний проект QiMeng, использовались другие методологии и архитектуры. Design Conductor от Verkor самостоятельно выполняет весь процесс проектирования — от спецификации до GDSII.