FreeSet

Name: FreeSet
Creator: 德克萨斯A&M大学，美国
Published: 2025-05-09T22:44:07+08:00

arXiv2025-05-09 更新2025-05-13 收录

硬件设计

机器学习

数据链接：

http://arxiv.org/abs/2505.06096v1 数据链接链接失效反馈

官方服务：

资源简介：

FreeSet 是一个开源的 Verilog 数据集，包含超过 22 万个文件，总文本数据超过 16GB。该数据集的创建是为了解决在硬件设计中使用大型语言模型（LLM）时可能出现的版权侵犯问题。数据集的创建过程包括从 GitHub 提取开源 Verilog 文件，并使用自动化框架对每个文件进行许可证和版权关键词的检查，以确保数据集不包含受版权保护的代码。FreeSet 旨在用于对 LLM 进行微调，以生成功能性的 Verilog 代码，同时最小化版权侵犯的风险。该数据集已被用于训练 FreeV 模型，该模型在 Verilog 代码生成方面表现出色，并且版权侵犯率仅为 3%。FreeSet 的创建和应用有助于推动 LLM 在硬件设计领域的应用，同时确保版权合规。

FreeSet is an open-source Verilog dataset containing over 220,000 files with a total text data volume exceeding 16 GB. This dataset was developed to address potential copyright infringement issues when using Large Language Models (LLMs) in hardware design. The construction process of the dataset involves extracting open-source Verilog files from GitHub, and using an automated framework to inspect the license and copyright keywords of each file, so as to ensure that the dataset does not contain copyrighted code. FreeSet is intended for fine-tuning LLMs to generate functional Verilog code while minimizing the risk of copyright infringement. This dataset has been used to train the FreeV model, which exhibits excellent performance in Verilog code generation with a copyright infringement rate of only 3%. The development and application of FreeSet help promote the application of LLMs in the field of hardware design while ensuring copyright compliance.

提供机构：

德克萨斯A&M大学，美国

创建时间：

2025-05-09

原始信息汇总

数据集概述

基本信息

标题: Free and Fair Hardware: A Pathway to Copyright Infringement-Free Verilog Generation using LLMs
作者: Sam Bush, Matthew DeLorenzo, Phat Tieu, Jeyavijayan Rajendran
提交日期: 2025年5月9日
arXiv标识符: arXiv:2505.06096v1
DOI: 10.48550/arXiv.2505.06096
分类: Computer Science > Artificial Intelligence (cs.AI)

摘要

研究背景: 大型语言模型（LLM）在硬件设计任务（如生成功能性Verilog代码）中的能力有限，促使利用开源仓库中的硬件数据集进行微调优化。然而，这些数据集规模有限，且对重用许可的检查不足，可能导致微调后的LLM侵犯版权。
研究内容:
- 提出一个评估基准，用于估计Verilog训练的LLM生成受版权保护代码的风险。
- 发布开源Verilog数据集FreeSet，包含超过220k个文件，并提供自动化数据集管理框架以确保公平使用的Verilog数据。
- 执行LLM微调框架，包括持续预训练，生成针对Verilog的微调Llama模型FreeV。
研究成果:
- FreeV在先前工作中表现出最小的版权侵权风险，违规率仅为3%。
- 实验结果表明，FreeV在Verilog生成功能上优于基线模型，VerilogEval pass@10率提高了10%以上。

其他信息

会议信息: 已被DAC 2025接受。
全文链接:

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

FreeSet数据集的构建采用了高度自动化的框架，通过GitHub API大规模提取开源Verilog文件，确保了数据的多样性和实时性。在初步收集了130万份Verilog文件后，研究团队通过许可证筛选、去重和语法检查等步骤，最终保留了22.2万份高质量文件。特别值得注意的是，该框架还实现了文件级别的版权检查，通过识别文件头中的版权关键词（如“proprietary”、“confidential”等），有效剔除了可能受版权保护的代码，从而显著降低了后续模型训练中的侵权风险。

使用方法

FreeSet专为LLM的硬件设计优化而设计，支持从持续预训练到指令微调等多种应用场景。研究人员可利用该数据集对基础模型（如Llama-3.1-8B）进行Verilog专项训练，通过QLoRA等量化技术适配单GPU环境。在评估阶段，建议结合VerilogEval基准测试，通过pass@k指标（如pass@10提升10.1%）量化模型的功能性改进。对于版权风险评估，可采用余弦相似度比对（阈值0.8）检测生成代码与已知版权模块的匹配度。数据集的开源特性还允许用户扩展数据增强策略，例如添加自然语言描述以实现指令微调。

背景与挑战

背景概述

FreeSet数据集由德克萨斯A&M大学的研究团队于2025年提出，旨在解决硬件描述语言（Verilog）生成任务中大型语言模型（LLM）的版权侵权风险。该数据集包含超过22万份经过严格筛选的Verilog文件，总容量达16.5GB，是目前规模最大的开源Verilog数据集。研究团队通过自动化框架从GitHub提取数据，并首次实现了文件级别的版权声明检测，有效规避了含有'专有'、'机密'等关键词的版权保护内容。该工作推动了硬件设计领域LLM应用的合规化发展，其提出的版权相似度评估基准为后续研究提供了重要方法论参考。

当前挑战

构建FreeSet面临三重核心挑战：在领域问题层面，需平衡Verilog代码生成功能性与版权合规性，现有模型在相似度阈值0.8时侵权率仍达15%；在数据获取环节，GitHub API的查询限制（单次最多1K结果）与1.3百万原始文件中90%的非目标数据干扰构成技术瓶颈；在版权过滤阶段，1%的原始文件含有英特尔等企业的加密密钥或专有代码，需开发基于MinHash和Jaccard相似度的去重算法（阈值0.85）结合语法检查器Icarus Verilog的多级过滤机制。这些挑战通过分层粒度查询策略和关键词匹配算法得到系统性解决。

常用场景

经典使用场景

FreeSet数据集在硬件设计领域中被广泛用于训练和优化大型语言模型（LLMs），以生成功能性和无版权风险的Verilog代码。其经典使用场景包括通过持续预训练和微调过程，提升LLMs在硬件描述语言生成任务中的表现，特别是在生成可编译且语法正确的Verilog代码方面。数据集的高质量和多样性使其成为硬件设计自动化研究中的核心资源。

解决学术问题

FreeSet数据集解决了硬件设计领域中两个关键学术问题：一是缺乏高质量、大规模的Verilog数据集，限制了LLMs在硬件代码生成任务中的优化空间；二是现有数据集中版权保护内容的潜在风险，可能导致微调后的LLMs生成侵权代码。通过提供经过严格版权过滤的开放数据集，FreeSet为研究社区提供了一个安全且合法的数据基础，推动了硬件设计自动化的进一步发展。

实际应用

在实际应用中，FreeSet数据集被用于开发商业和开源的硬件设计工具，例如自动化生成RTL代码的LLMs。这些工具能够显著降低集成电路设计的复杂性和错误率，同时避免因版权问题引发的法律风险。此外，数据集还被用于教育领域，帮助学生和研究人员学习和实践硬件描述语言的编写与优化。

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