ChatGPT為EDA工具帶來(lái)什么？

EDA作為芯片設(shè)計(jì)的工具，被譽(yù)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“皇冠上的明珠”。隨著人工智能的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)EDA工具的發(fā)展難以跟上日益增長(zhǎng)的芯片設(shè)計(jì)規(guī)模和市場(chǎng)需求。業(yè)界一直在探索更加有效的方案,來(lái)提升芯片設(shè)計(jì)的效率,降低設(shè)計(jì)門檻。在EDA工具中采用人工智能技術(shù)，成為如今EDA技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。

隨著ChatGPT的爆火，開始有聲音認(rèn)為，具備獨(dú)有的代碼生成能力的ChatGPT能夠加快設(shè)計(jì)芯片的速度，那么未來(lái)，ChatGPT究竟能為EDA帶來(lái)什么？

給芯片產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更高設(shè)計(jì)效率

在ChatGPT出現(xiàn)之前，EDA領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)許多智能自動(dòng)化代碼生成方式。與之相比，ChatGPT給芯片業(yè)帶來(lái)了更高的設(shè)計(jì)效率。

新思科技DSO．a(chǎn)i優(yōu)化芯片PPA

中科院計(jì)算所處理器全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員常開顏向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，與自動(dòng)化代碼生成方式相比，ChatGPT能夠大大提升芯片設(shè)計(jì)的效率。首先，ChatGPT 能夠?yàn)樾酒O(shè)計(jì)行業(yè)提供足夠的可復(fù)用代碼，同時(shí)還能提供更多的創(chuàng)新性的代碼模式，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，從而提升設(shè)計(jì)效率。由于芯片行業(yè)需要巨大的代碼量進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此亟需一個(gè)高效的開發(fā)工具。背靠強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，ChatGPT在代碼生成方面顯示出了優(yōu)秀的表達(dá)能力，只需要給它一個(gè)任務(wù)提示，就可以自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的代碼。此外，與軟件代碼模式不同，芯片設(shè)計(jì)的代碼模式相對(duì)比較固定，一部分代碼可以通過(guò)自動(dòng)化來(lái)生成。因此傳統(tǒng)的自動(dòng)化代碼生成模式往往只能提供固定的代碼模式，而ChatGPT在提供固定的代碼模式的同時(shí)，還能提供更多的創(chuàng)新性的代碼模式。

“現(xiàn)有的智能EDA工具，往往關(guān)注對(duì)已有代碼的自動(dòng)化變換，缺乏自動(dòng)補(bǔ)全的功能，但是ChatGPT具備很強(qiáng)大的自動(dòng)補(bǔ)全功能?；诖?，設(shè)計(jì)人員只需要把腦海中的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，寫進(jìn)前期的一些代碼設(shè)計(jì)的文檔中，將文檔導(dǎo)入ChatGPT后，ChatGPT會(huì)根據(jù)自身的理解能力，自動(dòng)輸出剩余代碼，大大節(jié)省研發(fā)人員的工作效率。”常開顏說(shuō)。

其次，ChatGPT能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)方法，在零樣本學(xué)習(xí)的前提下，通過(guò)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，生成精準(zhǔn)度更高的代碼，從而大大提升芯片設(shè)計(jì)的效率。而傳統(tǒng)的芯片敏捷開發(fā)方式，需要編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)者提供明確的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換方法，才能生成相應(yīng)的代碼，且開發(fā)效率也難以達(dá)到使用ChatGPT開發(fā)的效果。

“未來(lái)，ChatGPT將會(huì)逐漸演變?yōu)樾酒岸嗽O(shè)計(jì)自動(dòng)化流程中極為關(guān)鍵的一步，在未來(lái)很有可能演變成為繼HLS（高層次綜合）開創(chuàng)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)芯片后的又一種新的范式?！背ｉ_顏說(shuō)。

中科院計(jì)算所副研究員王穎表示，在高層次的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，原有的EDA設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)編程語(yǔ)言的方案，該方案很難描述體系結(jié)構(gòu)層次的耦合關(guān)系和算法流程。比如：現(xiàn)有的Chisel語(yǔ)言最高能夠描述的是邏輯設(shè)計(jì)級(jí)別的處理器結(jié)構(gòu)，而不能夠清晰地描述數(shù)據(jù)流層次的信息。從體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上看，ChatGPT具有更高層次的理解能力，有潛力基于輸入的需求和約束，生成不同的高層次體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

此外，王穎認(rèn)為，在架構(gòu)建模評(píng)價(jià)中，ChatGPT可以幫助EDA工程師快速生成和評(píng)估不同的模型和方案，從而加速建模和評(píng)估過(guò)程，在設(shè)計(jì)早期就發(fā)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)在性能方面的問(wèn)題，進(jìn)一步降低EDA設(shè)計(jì)的迭代周期。ChatGPT還可以根據(jù)加速算法的不同特點(diǎn)，選取不同的體系結(jié)構(gòu)建模策略，生成和優(yōu)化體系結(jié)構(gòu)建模方案。

中科院計(jì)算所芯片體系結(jié)構(gòu)研究人員林鋼亮表示，與傳統(tǒng)的自動(dòng)化代碼生成方式相比，ChatGPT還有一大優(yōu)勢(shì)在于，可以成為自然語(yǔ)言和硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言的橋梁，這是傳統(tǒng)的自動(dòng)化代碼生成方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。

“傳統(tǒng)的自動(dòng)化硬件代碼的生成模式，需要先將自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成C語(yǔ)言等高層次抽象語(yǔ)言，再利用這些語(yǔ)言去生成新的代碼模式，在編寫高層次抽象語(yǔ)言的同時(shí)依然要遵循相應(yīng)的代碼編寫規(guī)范，因此傳統(tǒng)的硬件代碼的生成模式本質(zhì)上并沒有達(dá)到很好的智能化需求。而ChatGPT可以實(shí)現(xiàn)從人類的自然語(yǔ)言，直接生成相應(yīng)的硬件代碼，擴(kuò)展了從自然語(yǔ)言到硬件代碼的自動(dòng)化生成能力。相比較于傳統(tǒng)的自動(dòng)化硬件代碼的生成模式而言，也能減少前期的語(yǔ)言學(xué)習(xí)成本。”林鋼亮向《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)。

ChatGPT 在芯片自動(dòng)生成各個(gè)領(lǐng)域的開創(chuàng)性創(chuàng)新

來(lái)源：中科院計(jì)算所

ChatGPT是現(xiàn)階段良好的輔助工具

ChatGPT的出現(xiàn)，未來(lái)或許能極大地推動(dòng)智能EDA的發(fā)展，但是現(xiàn)階段，ChatGPT對(duì)于傳統(tǒng)EDA設(shè)計(jì)而言，依舊只能是輔助和加持作用，無(wú)法完全替代傳統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)模式。

常開顏向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，雖然EDA芯片設(shè)計(jì)的代碼模式相對(duì)比較固定，但是EDA芯片設(shè)計(jì)所用的代碼屬于相對(duì)比較專業(yè)的代碼。ChatGPT屬于通用型代碼生成的工具，因此在生成EDA芯片設(shè)計(jì)的代碼過(guò)程中往往也是從通用代碼中來(lái)進(jìn)行生成，對(duì)于專用型領(lǐng)域的代碼生成，ChatGPT需要一定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行適應(yīng)。

此外，常開顏表示，目前，ChatGPT只是對(duì)于描述底層簡(jiǎn)單模塊的代碼生成比較精致，但是在更復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)中，需要更高層次的算法進(jìn)行優(yōu)化，這些模塊間的組合優(yōu)化往往比較抽象，ChatGPT難以進(jìn)行精準(zhǔn)的表達(dá)。

“無(wú)論怎樣，ChatGPT給EDA提供了更多的設(shè)計(jì)選擇，充實(shí)了處理器編程的界面，給傳統(tǒng)EDA的設(shè)計(jì)模式提供了強(qiáng)大的輔助和加持功能，但是現(xiàn)階段還無(wú)法完全替代傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，可以成為一個(gè)良好的輔助工具。”常開顏向《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)。

目前，微軟已經(jīng)嘗試在VSCODE中用Copilot相關(guān)插件針對(duì)Verilog語(yǔ)言進(jìn)行代碼生成，這對(duì)于自動(dòng)化處理器設(shè)計(jì)而言是一個(gè)很大的進(jìn)步，未來(lái)有望進(jìn)一步推動(dòng)智能EDA的發(fā)展。

王穎認(rèn)為，即便是一個(gè)完全行業(yè)化的ChatGPT版本，短期內(nèi)也無(wú)法帶來(lái)理想中的全自動(dòng)化設(shè)計(jì)能力，但是若能配合云化EDA的趨勢(shì)，二者的結(jié)合未來(lái)有望快成為一個(gè)良好的設(shè)計(jì)助手，大幅提升設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率并降低開發(fā)門檻。

編輯丨陳炳欣

美編丨馬利亞