ChatGPT助力芯片设计：高效与创新的新途径

站长之家6月19日消息: 纽约州立大学（NYU）的一个研究团队完成了一项看似不可能的任务：他们成功设计了一款没有硬件定义语言的半导体芯片。他们仅仅使用了简单的英语，通过其中的定义和示例来定义和描述半导体处理器，展示了人类的聪明才智、好奇心和基础知识在与 ChatGPT 的 AI 能力相结合时所能实现的惊人成就。

令人震惊的是，这款芯片的诞生并非仅仅停留在设计阶段，它还经历了制造和基准测试的过程，且表现出了完全正常的运行状态。硬件工程师们运用了简洁明了的英语，充分展现了 ChatGPT 所具有的巨大价值以及强大能力。

本文作者作为一名专业的文章写作高手，经过仔细研究和分析，发现关于研究团队与ChatGPT共同设计的芯片，虽然并非完整处理器，但在CPU的构成中扮演着重要角色。这款芯片独特地采用了基于累加器的8位微处理器架构，其逻辑部分创新性地实现了这种设计。累加器本质上是用于存储中间计算结果的寄存器（内存），直至完成主要的计算过程。尽管如此，它们对于CPU的正常运行具有至关重要的作用，这也暗示着其他必要部分可能通过设计得以实现。

在芯片设计和制造的过程中，团队合作需要通过多个关键阶段来实现。其中，一个重要环节是将芯片的功能特性以及其工作原理用「简单英语」进行表述，然后将这些信息转化为所选的硬件描述语言（例如Verilog）。硬件描述语言可以详细地描述芯片内部元素的实际情况，包括几何结构、密度以及整体布局等，这对于制造过程中的精准控制至关重要。

ChatGPT 是一款卓越的模式识别机器，它的表现与人类并无二致。在各种语言理解领域，尤其是与硬件相关的语言方面，ChatGPT 都展现出了惊人的能力。这一突破性的技术使得工程师们得以 skip the HDL stage，这是一个令人瞩目的成就，可能会让 HDL 工程专家们感到一些压力。然而，研究人员坚信，这种方法能够降低 HDL 翻译过程中由于人为错误引发的问题，从而提升生产效率，缩短设计周期和上市时间，同时还能允许更具有创新性的设计。

尽管如此，我们仍需关注一个可能引发担忧的问题，即降低芯片设计师对硬件描述语言（HDL）的熟练运用需求。作为一个非常专业化和复杂化的领域，掌握HDL技能相对较为困难，因此这可能会导致一些设计师在实际操作中遇到困难。

Pearce博士指出，硬件描述语言领域的一个显著难题在于，真正掌握它的人相对较少。他进一步强调，要成为该领域的专家颇具难度。这表明，尽管我们的顶级工程师在处理这些繁琐任务，但具备这种技能的工程师屈指可数。

当然，自动化这个过程的一部分将是一个明确的益处。它可以加速已有专家的工作，同时培养和引入新的专家。然而，ChatGPT 这个完全依赖于需要电力和服务器连接的软件来实现这项技能也存在一定的风险。

此外，还存在着对这种不透明软件黑匣子及其输出的信任问题。我们已经看到过通过注入提示所引发的问题，而且 LLM 也不免受到漏洞的影响。我们甚至可以考虑，在芯片的培训阶段中，有可能通过硬件后门来感染基于芯片的 LLM，从而导致某种结果。

研究团队使用了商业上和公开可用的大型语言模型（LLMs）来处理八个硬件设计示例，通过工程师和 LLM 之间的实时交互，从英语文本逐步转化为 Verilog（HDL）等效文本。

「这项研究产生了我们认为是第一个完全由 AI 生成的 HDL，用于制造物理芯片，」纽约大学 Tandon 的研究助理教授兼研究团队成员 Hammond Pearce 博士说。「一些人工智能模型，如 OpenAI 的 ChatGPT 和谷歌的 Bard，可以生成不同编程语言的软件代码，但它们在硬件设计中的应用尚未得到广泛研究。这项研究表明 AI 也可以使硬件制造受益，尤其是当它被用于对话时，你可以通过一种来回对话的方式来完善设计。」

已经有几种电子设计自动化 (EDA) 工具，人工智能在芯片布局和其他元素方面显示出令人印象深刻的结果。但是 ChatGPT 不是一款专门的软件，显然它也可以写诗和用做 EDA。

现在，成为 EDA 设计师的知识门槛要低得多。也许有一天，足够多的 CPU 知识会被开放，以至于任何有足够决心（和 ChatGPT 的宝贵帮助）的人都可以在家设计他们的 CPU 架构。