NYU使用ChatGPT设计芯片，无需HDL

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2023-10-20 02:46:20

NYU使用ChatGPT设计芯片，无需HDL

纽约大学（NYU）研究人员完成了一件看似不可能的事情：无需专业的硬件描述语言（HDL），仅靠说人话就能设计芯片！在ChatGPT的帮助下，他们不仅设计出CPU上的一个组件，甚至还通过了有效性验证环节。这个组件主要负责创造出一种基于八位累加器的微处理器架构的逻辑。而累加器本质上是寄存器（存储器），是专门存放算术或逻辑运算的一个操作数和存储运算结果的。这是CPU运作中不可或缺的一部分。所以，还有什么是大语言模型不能做的？

有网友表示：芯片设计的部分流程实现自动化无疑是个好消息。也有网友表现出对在芯片设计中使用AI编写HDL的担忧：ChatGPT对芯片设计干了啥？通常，设计和制造芯片的过程中会经历几个阶段。其中一个阶段是用硬件描述语言（HDL）（例如Verilog）描述芯片内不同部件的实际几何形状、密度和整体布局。在此前，作为一个极其专业化和复杂的领域，HDL编写一直是一项相对罕见且非常难以掌握的工作。研究团队成员之一、也是研究助理教授的HammondPearce博士更是认为：硬件描述语言的最大挑战就是没有多少人知道如何编写它们，很难成为这方面的专家。这也就意味着，即使是最好的工程师也还是经常需要用这种语言做一些琐碎的事情。而ChatGPT作为一种模式识别器，可以在各种类型的语言中转换自如，这就可以帮助工程师们跳过HDL阶段。

在这项研究中，研究人员分别使用LLM对八个具有代表性的硬件设计示例进行了研究。工程师与LLM之间实时来回交互，将纯英文文本逐步转化为Verilog（HDL）的等效代码。其中一位硬件工程师与LLMs共同设计了一种新颖的基于八位累加器的微处理器体系结构。他们将这些基准测试和处理器发送到Skywater130纳米Shuttle进行流片（tapeout）。这个过程中，研究人员评估了ChatGPT-4、ChatGPT-3.5、Bard、HuggingChat四个不同LLM创建硬件设计的Verilog能力。

研究人员认为：尽管我们强调了模型的单步性能（即一步完成设计），但对于硬件应用来说，让它们以“共同设计师”的身份加入，可能会表现得更好。当与经验丰富的工程师协同工作时，它们可以成为一种“力量倍增器”。工程师可以根据模型提供的“初版设计方案”，进行微调和快速迭代。

HammondPearce博士说道：这项研究成果是我们认为首次完全由人工智能生成的硬件描述语言（HDL）转化为物理芯片的案例。一些人工智能模型，比如OpenAI的ChatGPT和谷歌的Bard，可以生成不同编程语言的软件代码，但它们在硬件设计领域的应用尚未被广泛研究。而这项研究表明，人工智能在硬件制造方面也具有潜力，尤其是在对话式应用中，通过反复交流可以完善设计。并且，这样一来HDL编写过程中人为引起的错误就会减少，从而可缩短设计时间和上市时间，也可允许更多创造性的设计。

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