快速瀏覽當前的半導體產業格局,可以發現該領域由少數幾家企業主導,導致客製化晶片設計成為一個成本高昂且週期漫長的領域。事實上,設計一個先進的AI系統單晶片(SoC)如今輕易就需要數億美元以及數年的研發時間,有分析估算,一顆大型2nm晶片的開發成本可高達7.25億美元,而即使是「相對先進」的5nm SoC,其成本也遠超過5億美元。
ChipForge,作為全球首個去中心化晶片設計項目,由TATSU生態系統驅動,旨在打破這一格局,通過將區塊鏈式激勵機制與開源硬體結合,將晶片設計領域開放給全球貢獻者社群(從而將晶片開發變成一場競爭且協作的遊戲)。
作為其核心服務的一部分,「礦工」可以針對指定挑戰提交硬體設計,隨後同儕驗證者可利用工業級EDA(電子設計自動化)工具檢查功能、時序、功耗與面積。最終形成一個群眾外包的創新市場,全球工程師可共同創作並優化開源晶片元件。
更為關鍵的是,這種網絡化方式解決了「Edge AI」難題,當前從手機到IoT感測器等設備都越來越需要更智能、更高效的AI晶片。
去中心化設計
ChipForge的核心是一個基於區塊鏈的子網(Bittensor上的Subnet SN84),讓礦工能夠競爭設計真實的矽元件。實際上,該平台會定期發布挑戰(例如ALU模組或神經加速器),有興趣的參與者可下載規格並提交RTL(Verilog)設計。
驗證者則配備容器化的EDA工具鏈(Verilator、Yosys、OpenLane),可對每份提交進行綜合、模擬及布局布線,並計算功能、效能、面積與功耗等標準化指標(僅得分最高的設計可獲得alpha代幣獎勵)。
因此,ChipForge保證了全球可及性,任何合格開發者都能參與挑戰並設計新晶片模組,打破了傳統矽研發的地理與機構壁壘。而且每份提交都依照相同標準評估,只有真正優化的設計才能晉級。
成果有目共睹
雖然仍處於早期階段,ChipForge已經取得了令人矚目的里程碑,網絡的首個重大成就是完成了一顆具備加密功能的完整RISC-V處理器核心。該核心包括基礎32位元整數ISA以及M(乘除法)、C(壓縮指令)、K(加密)擴展(並內建AES加解密及SHA雜湊功能)。
此外,該項目也成功建立了堅實的開發基礎設施。團隊近期部署了一個「可投入生產的平臺,支持多挑戰並行執行」及容器化EDA伺服器,確保所有設計都經過業界標準流程。
值得一提的是,ChipForge的代幣經濟學只獎勵最頂尖的設計,因此礦工團隊必須專注於精簡高效的解決方案,這種理念催生了以社群為核心的設計循環。
加速「Edge-AI」創新
ChipForge的出現時機可謂恰到好處,因為Edge AI(即機器學習演算法直接在設備端處理)的需求已激增至高達7330億美元。即便是領先的雲端與設備公司也都押注於專屬矽方案,Google、Amazon、Microsoft和NVIDIA均已擁抱開放ISA。
因此,對於數十億台具備edge功能的智慧型手機、穿戴裝置、自主機器人與攝影機而言,ChipForge已經解決了功耗與延遲等長期問題,同時也正為近期更具雄心的目標做準備。首先,公司計劃將設計從FPGA原型推進到實際矽晶片(利用Google的OpenMPW shuttle等計畫),並將其安全功能延伸至後量子時代。
截至目前,其現有RISC-V核心已整合關鍵加密功能(AES、SHA),團隊計劃在未來設計中加入量子安全加密。因此,隨著AI晶片銷售在未來三年內每年增長超過15%,ChipForge的模式很可能成為新一代設備端AI處理器的「家園」,從而銜接當前的開源運動與矽技術前沿。未來可期!
