Быстрый взгляд на современный рынок полупроводников показывает, что сектором доминируют несколько игроков, из-за чего проектирование специализированных чипов становится областью с заоблачными затратами и длительными сроками реализации. На самом деле, разработка сложной AI-системы-на-чипе (SoC) сегодня легко требует сотен миллионов долларов и многих лет исследований и разработок. По одной из оценок, создание крупного чипа по 2 нм технологии может приблизиться к $725 миллионам, а даже «относительно сложный» SoC по 5 нм может стоить значительно больше $500 миллионов.
ChipForge, первый в мире децентрализованный проект по проектированию чипов, работающий на экосистеме TATSU, стремится изменить эту парадигму, открывая сферу проектирования чипов для глобального сообщества участников, прежде всего за счет объединения блокчейн-стимулов с открытым аппаратным обеспечением (превращая разработку чипов в конкурентную, но при этом коллективную игру).
В рамках своего основного предложения «майнеры» могут представлять аппаратные проекты для определённых задач, после чего валидаторы-эксперты могут с помощью промышленных EDA (Electronic Design Automation) инструментов проверять функциональность, временные характеристики, энергопотребление и площадь. В результате формируется краудсорсинговая инновационная площадка, где инженеры со всего мира могут совместно создавать и совершенствовать компоненты чипов с открытым исходным кодом.
Что ещё важнее, этот сетевой подход решает проблему «Edge AI», когда устройства — от телефонов до IoT-сенсоров — всё чаще нуждаются в более умных и эффективных AI-чипах.
Децентрализация по замыслу
В своей основе ChipForge предлагает блокчейн-подсеть (Subnet SN84 на Bittensor), позволяя майнерам соревноваться в проектировании реальных кремниевых компонентов. На практике это означает, что платформа периодически выпускает задания (например, ALU-блок или нейроускоритель), для которых заинтересованные участники могут скачать спецификации и отправить RTL (Verilog) проекты.
Валидаторы, оснащённые контейнеризированными EDA-инструментами (Verilator, Yosys, OpenLane), могут затем синтезировать, моделировать и выполнять трассировку каждого проекта, рассчитывая стандартизированные метрики по функциональности, производительности, площади и энергопотреблению (и только проект с наивысшим баллом получает вознаграждение в виде alpha-токенов).
В результате ChipForge обеспечивает глобальную доступность, при которой любой квалифицированный разработчик может принять участие в задании и спроектировать новый модуль чипа, преодолевая географические и институциональные барьеры традиционных исследований и разработок в области кремния. И поскольку каждая работа оценивается по идентичным критериям, дальше проходят только действительно оптимизированные проекты.
Результаты говорят сами за себя
Хотя проект ещё молод, ChipForge уже достиг впечатляющих результатов: первым крупным успехом сети стало завершение полноценного ядра процессора RISC-V с криптографическими возможностями. Оно включает базовую 32-битную целочисленную ISA плюс расширения M (умножение/деление), C (сжатые инструкции) и K (крипто) (а также встроенное шифрование/дешифрование AES и хеширование SHA).
Кроме того, проект успешно создал надёжную инфраструктуру для разработки. Команда недавно внедрила «платформу, готовую к промышленной эксплуатации и поддерживающую параллельное выполнение заданий», а также контейнеризированные EDA-серверы, что гарантирует прохождение всех проектов через промышленные стандарты.
Что особенно важно, токеномика ChipForge вознаграждает только лучшие проекты, поэтому команды майнеров вынуждены сосредотачиваться на компактных и эффективных решениях, что породило цикл проектирования с приоритетом на сообщество.
Ускорение инноваций в области Edge-AI
Появление ChipForge оказалось как нельзя более своевременным, поскольку спрос на Edge AI (технологии, в которых алгоритмы машинного обучения обрабатываются непосредственно на устройстве) вырос до ошеломляющих $733 миллиардов. Даже ведущие облачные и аппаратные компании сделали ставку на индивидуальные кремниевые решения: Google, Amazon, Microsoft и NVIDIA уже приняли открытые ISA.
Таким образом, для миллиардов смартфонов с поддержкой edge, носимых устройств, автономных роботов и камер ChipForge решил проблемы энергоэффективности и задержки, одновременно готовясь к более амбициозным целям в ближайшем будущем. Для начала компания планирует перевести проекты с FPGA-прототипов на реальный кремний (используя такие программы, как Google OpenMPW shuttles), а также расширить функции безопасности до постквантовой эры.
На данный момент их текущее ядро RISC-V уже интегрировало важнейшие криптофункции (AES, SHA), а команда планирует добавить квантово-устойчивое шифрование в будущие проекты. Поэтому, с учётом того, что продажи AI-чипов будут расти более чем на 15% ежегодно в течение следующих 3 лет, модель ChipForge вполне может стать «домом» для процессоров AI следующего поколения, работающих на устройствах, тем самым соединяя движение за открытый исходный код с передовым краем кремниевых технологий. Впереди нас ждут интересные времена!
