ChatGPT為EDA工具帶來什么？

EDA作為芯片設計的工具，被譽為半導體產業(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的芯片設計規(guī)模和市場需求。業(yè)界一直在探索更加有效的方案,來提升芯片設計的效率,降低設計門檻。在EDA工具中采用人工智能技術，成為如今EDA技術創(chuàng)新的關鍵。

隨著ChatGPT的爆火，開始有聲音認為，具備獨有的代碼生成能力的ChatGPT能夠加快設計芯片的速度，那么未來，ChatGPT究竟能為EDA帶來什么？

給芯片產業(yè)帶來更高設計效率

在ChatGPT出現(xiàn)之前，EDA領域已經出現(xiàn)許多智能自動化代碼生成方式。與之相比，ChatGPT給芯片業(yè)帶來了更高的設計效率。

新思科技DSO．ai優(yōu)化芯片PPA

中科院計算所處理器全國重點實驗室研究人員常開顏向《中國電子報》記者表示，與自動化代碼生成方式相比，ChatGPT能夠大大提升芯片設計的效率。首先，ChatGPT 能夠為芯片設計行業(yè)提供足夠的可復用代碼，同時還能提供更多的創(chuàng)新性的代碼模式，縮短設計時間，從而提升設計效率。由于芯片行業(yè)需要巨大的代碼量進行設計，因此亟需一個高效的開發(fā)工具。背靠強大的數(shù)據庫，ChatGPT在代碼生成方面顯示出了優(yōu)秀的表達能力，只需要給它一個任務提示，就可以自動生成對應的代碼。此外，與軟件代碼模式不同，芯片設計的代碼模式相對比較固定，一部分代碼可以通過自動化來生成。因此傳統(tǒng)的自動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，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，往往關注對已有代碼的自動化變換，缺乏自動補全的功能，但是ChatGPT具備很強大的自動補全功能。基于此，設計人員只需要把腦海中的設計藍圖，寫進前期的一些代碼設計的文檔中，將文檔導入ChatGPT后，ChatGPT會根據自身的理解能力，自動輸出剩余代碼，大大節(jié)省研發(fā)人員的工作效率?！背ｉ_顏說。

其次，ChatGPT能夠遠遠超越傳統(tǒng)方法，在零樣本學習的前提下，通過龐大的數(shù)據庫信息，生成精準度更高的代碼，從而大大提升芯片設計的效率。而傳統(tǒng)的芯片敏捷開發(fā)方式，需要編程語言的設計者提供明確的設計轉換方法，才能生成相應的代碼，且開發(fā)效率也難以達到使用ChatGPT開發(fā)的效果。

“未來，ChatGPT將會逐漸演變?yōu)樾酒岸嗽O計自動化流程中極為關鍵的一步，在未來很有可能演變成為繼HLS（高層次綜合）開創(chuàng)C語言設計芯片后的又一種新的范式?！背ｉ_顏說。

中科院計算所副研究員王穎表示，在高層次的體系結構設計中，原有的EDA設計是基于傳統(tǒng)編程語言的方案，該方案很難描述體系結構層次的耦合關系和算法流程。比如：現(xiàn)有的Chisel語言最高能夠描述的是邏輯設計級別的處理器結構，而不能夠清晰地描述數(shù)據流層次的信息。從體系結構設計上看，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構設計方案。

此外，王穎認為，在架構建模評價中，ChatGPT可以幫助EDA工程師快速生成和評估不同的模型和方案，從而加速建模和評估過程，在設計早期就發(fā)現(xiàn)體系結構在性能方面的問題，進一步降低EDA設計的迭代周期。ChatGPT還可以根據加速算法的不同特點，選取不同的體系結構建模策略，生成和優(yōu)化體系結構建模方案。

中科院計算所芯片體系結構研究人員林鋼亮表示，與傳統(tǒng)的自動化代碼生成方式相比，ChatGPT還有一大優(yōu)勢在于，可以成為自然語言和硬件設計語言的橋梁，這是傳統(tǒng)的自動化代碼生成方式無法實現(xiàn)的功能。

“傳統(tǒng)的自動化硬件代碼的生成模式，需要先將自然語言轉換成C語言等高層次抽象語言，再利用這些語言去生成新的代碼模式，在編寫高層次抽象語言的同時依然要遵循相應的代碼編寫規(guī)范，因此傳統(tǒng)的硬件代碼的生成模式本質上并沒有達到很好的智能化需求。而ChatGPT可以實現(xiàn)從人類的自然語言，直接生成相應的硬件代碼，擴展了從自然語言到硬件代碼的自動化生成能力。相比較于傳統(tǒng)的自動化硬件代碼的生成模式而言，也能減少前期的語言學習成本?！绷咒摿料颉吨袊娮訄蟆酚浾哒f。

ChatGPT 在芯片自動生成各個領域的開創(chuàng)性創(chuàng)新

來源：中科院計算所

ChatGPT是現(xiàn)階段良好的輔助工具

ChatGPT的出現(xiàn)，未來或許能極大地推動智能EDA的發(fā)展，但是現(xiàn)階段，ChatGPT對于傳統(tǒng)EDA設計而言，依舊只能是輔助和加持作用，無法完全替代傳統(tǒng)的EDA設計模式。

常開顏向《中國電子報》記者表示，雖然EDA芯片設計的代碼模式相對比較固定，但是EDA芯片設計所用的代碼屬于相對比較專業(yè)的代碼。ChatGPT屬于通用型代碼生成的工具，因此在生成EDA芯片設計的代碼過程中往往也是從通用代碼中來進行生成，對于專用型領域的代碼生成，ChatGPT需要一定的時間來進行適應。

此外，常開顏表示，目前，ChatGPT只是對于描述底層簡單模塊的代碼生成比較精致，但是在更復雜的體系結構中，需要更高層次的算法進行優(yōu)化，這些模塊間的組合優(yōu)化往往比較抽象，ChatGPT難以進行精準的表達。

“無論怎樣，ChatGPT給EDA提供了更多的設計選擇，充實了處理器編程的界面，給傳統(tǒng)EDA的設計模式提供了強大的輔助和加持功能，但是現(xiàn)階段還無法完全替代傳統(tǒng)的設計模式，可以成為一個良好的輔助工具?！背ｉ_顏向《中國電子報》記者說。

目前，微軟已經嘗試在VSCODE中用Copilot相關插件針對Verilog語言進行代碼生成，這對于自動化處理器設計而言是一個很大的進步，未來有望進一步推動智能EDA的發(fā)展。

王穎認為，即便是一個完全行業(yè)化的ChatGPT版本，短期內也無法帶來理想中的全自動化設計能力，但是若能配合云化EDA的趨勢，二者的結合未來有望快成為一個良好的設計助手，大幅提升設計驗證效率并降低開發(fā)門檻。

編輯丨陳炳欣

美編丨馬利亞