導 讀(du)：近日(ri)，華中科技大學計算(suan)機學院呂志鵬教授(shou)帶(dai)領的團隊在(zai)首(shou)次參(can)加在(zai)EDA領域國際會議ICCAD 2021上的CAD Contest布局布線算(suan)法競(jing)賽中勇(yong)奪冠軍(jun)!該(gai)團隊平均(jun)(jun)年均(jun)(jun)僅24歲!
無論你(ni)平(ping)時是否喜歡(huan)玩游戲，上周日凌晨開(kai)始，相信許多(duo)朋友的社交賬號都(dou)被一則新聞刷屏(ping)了——中國LPL賽區EDG電子競技俱樂部(bu)戰隊以3：2戰勝韓(han)國LCK賽區戰隊DK，獲(huo)得(de)了2021年英雄聯盟全(quan)球總決賽冠軍(jun)。
央(yang)視新聞賽后第一(yi)(yi)時(shi)間發(fa)微博祝(zhu)賀，8日，CCTV財經頻(pin)道和體育頻(pin)道以快訊(xun)形式對(dui)此進行了報道。相(xiang)比于“打游戲荼毒青少年”之類(lei)的話題(ti)，EDG連獲官媒(mei)祝(zhu)賀和肯定(ding)，讓(rang)網友不得不直呼“排面拉滿”。(實(shi)不相(xiang)瞞，小(xiao)編(bian)也是LoL粉，因(yin)為(wei)EDG奪(duo)冠甚至興(xing)奮(fen)到徹夜難眠。手動狗(gou)頭搖一(yi)(yi)搖~)
不(bu)過，幾乎與EDG奪冠(guan)同時被報(bao)道的另一件為國爭光的好消(xiao)息(xi)——華中科(ke)大(da)團隊在(zai)EDA(電子設(she)計自動化)領(ling)域國際(ji)會(hui)議ICCAD 2021(計算機輔助設(she)計國際(ji)會(hui)議)上(shang)的CAD Contest布(bu)局布(bu)線(xian)算法競(jing)賽中勇奪冠(guan)軍，不(bu)僅埋沒在(zai)年輕一代網(wang)友(you)(you)的狂(kuang)歡中，甚(shen)至還被有(you)些不(bu)明(ming)所以(yi)的網(wang)友(you)(you)認為EDA奪冠(guan)是蹭了EDG的熱度(du)，這不(bu)禁令小編大(da)呼(hu)“what”?
當(dang)然，也有(you)明白事理的(de)網(wang)友不斷在類似(si)的(de)留(liu)言下(xia)進行(xing)科普(pu)，希望喚醒被(bei)EDG奪冠沖昏頭腦的(de)部分“迷(mi)失(shi)少年(nian)”。也有(you)很多(duo)網(wang)友表示，雖然我也打LoL(英(ying)雄(xiong)聯盟)，但我感覺這玩(wan)意(yi)兒(er)比EDG奪冠牛(niu)逼。
的確，我們不是(shi)(shi)在制(zhi)造對(dui)立和矛盾，站在更高層次來看，無論哪個領(ling)域(yu)——是(shi)(shi)EDG奪冠還是(shi)(shi)EDA奪冠，都(dou)是(shi)(shi)為國(guo)爭(zheng)光的好(hao)事。但(dan)是(shi)(shi)，也(ye)希望網友們能劃好(hao)重點，因為沒人考(kao)你EDG何時奪冠，但(dan)卻(que)有(you)人處(chu)處(chu)拿(na)著EDA“卡你的脖(bo)子”。
那么(me)(me)，今天咱們(men)就聊聊關于EDA奪冠這(zhe)(zhe)件事，為什么(me)(me)這(zhe)(zhe)么(me)(me)牛(niu)X。
我們是冠軍!
上周六(liu)，華(hua)中科(ke)技大學官方(fang)微信(xin)公眾號發布(bu)(bu)(bu)了一(yi)條《EDA冠(guan)軍(jun)，全球第(di)一(yi)!》的消息，在11月4日結束的EDA領域國(guo)際會議ICCAD 2021上，華(hua)中科(ke)技大學計算機(ji)學院呂志鵬教授團隊獲得了CAD Contest布(bu)(bu)(bu)局布(bu)(bu)(bu)線(Routing With Cell Movement Advanced)算法競賽(sai)的第(di)一(yi)名!
據了解(jie)，ICCAD會(hui)(hui)議(yi)始于1980年，是EDA領域(yu)歷史最(zui)悠久(jiu)的(de)頂級學術會(hui)(hui)議(yi)之(zhi)一。其中(zhong)ICCAD的(de)CAD競賽是一項極(ji)具挑戰性的(de)研(yan)發競賽，其重點關注(zhu)電子(zi)設計自動化(EDA)領域(yu)中(zhong)最(zui)先進(jin)的(de)現實(shi)問(wen)題，長(chang)期以(yi)來受國際學術界和工業界的(de)廣泛(fan)關注(zhu)。
CAD Contest算法競賽的(de)每屆(jie)賽題均來自于Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球知名EDA或(huo)半導體公司的(de)真(zhen)實業務場景，涵蓋集成電(dian)路設(she)計、制(zhi)造(zao)與(yu)測試等環節中的(de)核心(xin)算法難題，如(ru)邏輯(ji)綜合(he)、布(bu)局布(bu)線(xian)、等價驗(yan)證、時序分析(xi)等。
每(mei)年，大會(hui)(hui)組委(wei)會(hui)(hui)會(hui)(hui)公布由工業公司提供的(de)(de)不同主(zhu)題領(ling)域的(de)(de)三個(ge)具有(you)挑(tiao)戰性的(de)(de)問(wen)題，參賽者可(ke)以(yi)參與一個(ge)或(huo)多個(ge)問(wen)題。據ICCAD官(guan)網(wang)顯示，今年提出(chu)的(de)(de)三個(ge)問(wen)題分(fen)別是：
Problem A Functional ECO with Behavioral Change Guidance
Problem B Routing with Cell Movement Advanced
Problem C GPU-Accelerated Logic Rewriting
華中(zhong)科技大學團隊獲得(de)冠軍的競題是(shi)由著名的電(dian)子設(she)計自動化(hua)(EDA)廠(chang)商Synopsys(新思科技)臺(tai)灣分公司所提供的第二(er)個(ge)問題：Routing With Cell Movement Advanced。
據了解，布局布線問題作為EDA芯片后(hou)端(duan)物理設計(ji)中最重要的(de)(de)環節(jie)，直接影響芯片的(de)(de)功耗、面積、時延等各(ge)項性能指標。
其中(zhong)，布局(ju)過(guo)程需將一系列電路單(dan)元放置于給(gei)定的長方體(ti)空間中(zhong);而(er)布線(xian)過(guo)程則需將屬于同(tong)一個(ge)(ge)網(wang)的單(dan)元引腳用(yong)導線(xian)連接起來。參賽算法需要在考慮空間容量、電壓(ya)區、最小布線(xian)層、金(jin)屬層布線(xian)方向等眾(zhong)多真實約束(shu)的情況下(xia)，確定每個(ge)(ge)單(dan)元在芯片內的位置，并同(tong)時為每個(ge)(ge)網(wang)規劃無(wu)短路、無(wu)斷路的信(xin)號傳輸路徑，使得導線(xian)的加權總長度(du)最短。
呂志鵬(peng)教授團隊所(suo)設計的(de)(de)啟發式(shi)優化(hua)算法，在冗(rong)余導線檢測(ce)(ce)、布線環路(lu)消除、并行化(hua)鄰(lin)域評估加(jia)速、布局(ju)調整最(zui)優移動區域識別等多(duo)項(xiang)關鍵(jian)技術上(shang)實現了(le)突破。根據ICCAD 2021會議公(gong)布的(de)(de)競(jing)賽(sai)結果(guo)，該團隊所(suo)設計的(de)(de)算法在所(suo)有測(ce)(ce)試算例上(shang)均達到(dao)了(le)競(jing)賽(sai)中的(de)(de)最(zui)優結果(guo)。
為什么說這支EDA奪冠的“戰隊”很牛?
當然，華中科技大學團隊勇(yong)奪全球(qiu)第一也(ye)是相當排面，人民網、光明網以及地方政府(fu)媒(mei)體也(ye)對此進行了報道(dao)。而更值(zhi)得注意(yi)的(de)是，這支戰隊有著與EDG一樣的(de)青(qing)春氣(qi)息!據(ju)了解，這支戰隊的(de)平均年齡(ling)僅24歲，而且首次參賽便榮獲了全球(qiu)第一!
但你(ni)可別以(yi)為(wei)這是場簡單的(de)比賽(sai)(sai)，實際(ji)上，自2012年(nian)ICCAD的(de)CAD競(jing)賽(sai)(sai)舉辦以(yi)來(lai)，每年(nian)都會吸引全(quan)球眾多(duo)國內外(wai)知名高校(xiao)與(yu)(yu)研究(jiu)機構的(de)上百支團(tuan)隊(dui)參(can)賽(sai)(sai)，今年(nian)CAD Contest算法競(jing)賽(sai)(sai)也不例外(wai)。本屆(jie)競(jing)賽(sai)(sai)共有來(lai)自12個國家/地區的(de)137支隊(dui)伍(wu)(wu)參(can)與(yu)(yu)，包括來(lai)自加(jia)州大(da)學(xue)伯克利(li)分(fen)校(xiao)、東京大(da)學(xue)、臺灣(wan)大(da)學(xue)、香港中文大(da)學(xue)、復旦(dan)大(da)學(xue)等享譽全(quan)球的(de)知名院校(xiao)的(de)隊(dui)伍(wu)(wu)。
反望華中科技大學(xue)的(de)團(tuan)隊，其團(tuan)隊導(dao)師呂(lv)志鵬關(guan)注(zhu)芯(xin)片(pian)領域實際上還不到三年(nian)(nian)。在此之前，他(ta)主(zhu)攻(gong)算法研究(jiu)，2018年(nian)(nian)，他(ta)帶領實驗(yan)室(shi)里一群計算機(ji)專業(ye)出身、毫(hao)無任何芯(xin)片(pian)背(bei)景(jing)的(de)“熱(re)心(xin)群眾”，跳進了(le)芯(xin)片(pian)主(zhu)戰場。年(nian)(nian)輕團(tuan)隊首次參(can)賽即奪冠，背(bei)后是實驗(yan)室(shi)團(tuan)隊40余年(nian)(nian)的(de)積(ji)累(lei)。
除(chu)導師呂志(zhi)鵬(peng)外(wai)，四(si)名隊員分別是博士(shi)生蘇宙行、碩士(shi)生羅(luo)燦輝(hui)、梁(liang)鏡湖和(he)謝振軒(xuan)。其中(zhong)，謝振軒(xuan)、梁(liang)鏡湖均生于1999年(nian)，羅(luo)燦輝(hui)生于1998年(nian)。但就是這樣(yang)一支年(nian)輕(qing)朝氣(qi)有活(huo)力的隊伍，卻在與(yu)一眾經驗豐富老將(jiang)的“百團大戰”中(zhong)笑到了最后。
據(ju)了解，呂志鵬團(tuan)隊(dui)于(yu)2018年(nian)進入芯片設(she)計(ji)領(ling)域(yu)，今年(nian)前不久獲(huo)EDA物理設(she)計(ji)領(ling)域(yu)頂會ISPD“劃分、布(bu)局和布(bu)線”算法(fa)競賽全球第三名。此次(ci)競賽中，他帶領(ling)著(zhu)的(de)團(tuan)隊(dui)首次(ci)參賽便更上一層樓(lou)，問(wen)鼎全球，其背(bei)后也(ye)是一代代科研人精神的(de)延續。
華中科技大學介(jie)紹，呂志鵬(peng)教授所在(zai)實(shi)驗室由其導師黃文(wen)奇教授創立(li)以(yi)來至今已(yi)40余年(nian)，一(yi)直聚焦(jiao)于NP難問(wen)題的(de)求解算(suan)法(fa)與(yu)(yu)工業(ye)應用研究，曾(ceng)多次獲(huo)得國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)全球前三(san)名，如：2021年(nian)GECCO“最優相(xiang)機(ji)布局(ju)與(yu)(yu)集(ji)合覆蓋”國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第一(yi)名;2021年(nian)ISPD“晶(jing)圓(yuan)級(ji)物理建模(mo)”切分布局(ju)布線國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第三(san)名;2020年(nian)GECCO“最優相(xiang)機(ji)布局(ju)與(yu)(yu)集(ji)合覆蓋”國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第一(yi)名;2018年(nian)SAT國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第三(san)名;2017年(nian)SAT國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第一(yi)名;2016年(nian)ROADEF/EURO“液(ye)化氣庫存路(lu)由”國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)算(suan)法(fa)挑戰賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第三(san)名;2010年(nian)國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)護士排班算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第三(san)名;2008年(nian)國(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)大學排課表(biao)算(suan)法(fa)競(jing)(jing)賽(sai)(sai)(sai)(sai)(sai)第二(er)名等。
還有更深層次的意義!
“我們(men)深知，要想把科(ke)研(yan)(yan)成果寫在祖國(guo)(guo)大地上(shang)，絕(jue)不能停留(liu)在學術(shu)研(yan)(yan)究的(de)表面，一(yi)定要結合(he)實(shi)際應用并落地。我們(men)希望借(jie)助研(yan)(yan)究所數十年的(de)積累與傳承(cheng)，一(yi)方面賦能中國(guo)(guo)企(qi)業解決EDA‘卡脖子’問題(ti)，另一(yi)方面為國(guo)(guo)家(jia)培養更多掌握(wo)核心技術(shu)的(de)人才。”這是呂(lv)志鵬在奪冠后說的(de)一(yi)段話，其中就(jiu)能看(kan)出本屆競(jing)賽的(de)含金量所在。
EDA有多重要?
站在(zai)市場(chang)的角度，EDA是電子設計的基石產(chan)業(ye)，也被譽為“芯片之母”，它不(bu)僅自身(shen)是一(yi)個(ge)百(bai)億美金級的龐(pang)大(da)市場(chang)，更重要的是它支撐起了整個(ge)電子產(chan)業(ye)發展的根基，撬動的是不(bu)可計數的價(jia)值(zhi)。業(ye)界流(liu)傳(chuan)一(yi)句話，“誰掌握了EDA，誰就有了芯片領域的主(zhu)導權(quan)”。
站(zhan)在產業鏈的(de)角(jiao)度，工欲善其事，必先利其器，某種程度上來講，EDA就如(ru)同(tong)工匠手中(zhong)(zhong)的(de)工具(ju)，失去(qu)它芯片(pian)(pian)制(zhi)造也就無從談起。在整(zheng)個半導體產業中(zhong)(zhong)，包括EDA在內的(de)設計工具(ju)是其中(zhong)(zhong)不可(ke)或缺(que)的(de)一環，因為隨著半導體電路(lu)設計集成度越來越高，在芯片(pian)(pian)設計過(guo)程中(zhong)(zhong)，仿真驗(yan)證就成為芯片(pian)(pian)流片(pian)(pian)前最重要的(de)一個環節(jie)。
站在(zai)卡(ka)脖子(zi)的(de)角度(du)，目前(qian)國(guo)(guo)產EDA仍處于巨大劣勢，從(cong)全球(qiu)產業(ye)格局來看，美(mei)國(guo)(guo)企業(ye)仍舊占據著全球(qiu)90%的(de)EDA市場份(fen)額(e);在(zai)國(guo)(guo)內，2020年(nian)中國(guo)(guo)EDA產業(ye)銷售(shou)額(e)超過(guo)70億元，但(dan)國(guo)(guo)際公司(si)卻占據了將近80%的(de)市場份(fen)額(e)。前(qian)兩年(nian)，在(zai)美(mei)國(guo)(guo)芯(xin)片制裁(cai)下，Cadence、Mentor、Synopsys三大EDA軟(ruan)件公司(si)(2020年(nian)數據顯示(shi)，三家公司(si)占全球(qiu)市場份(fen)額(e)約70%)宣布對華(hua)為斷供就引(yin)起了業(ye)界的(de)熱烈討論，因為一旦失去最新(xin)EDA更(geng)新(xin)工具，那就不是(shi)(shi)在(zai)制造環節卡(ka)脖子(zi)的(de)問題了，而是(shi)(shi)直(zhi)接從(cong)芯(xin)片設(she)計環節就拖(tuo)慢其(qi)進度(du)，讓(rang)其(qi)無法繼續保持(chi)旗(qi)艦芯(xin)片的(de)領先。
站(zhan)在人(ren)(ren)(ren)(ren)才角度，我國(guo)(guo)EDA人(ren)(ren)(ren)(ren)才短(duan)缺(que)問題凸顯。相(xiang)關(guan)數(shu)據顯示，2021年，我國(guo)(guo)EDA企業人(ren)(ren)(ren)(ren)才僅有4400人(ren)(ren)(ren)(ren)，其中本土EDA企業人(ren)(ren)(ren)(ren)才數(shu)量(liang)僅2000人(ren)(ren)(ren)(ren)，外資(zi)企業人(ren)(ren)(ren)(ren)才數(shu)量(liang)還較(jiao)本土企業更多一些(xie)。
可見，解決EDA暴露的(de)問題(ti)已(yi)經是刻不(bu)容緩了(le)。此次華中(zhong)科技(ji)大學團(tuan)隊(dui)雖然只在EDA布(bu)局布(bu)線算法的(de)局部(bu)小點上取(qu)得了(le)突破，但仍舊值得我們(men)慶祝(zhu)。當然，路漫(man)漫(man)其修遠兮，目(mu)前國內EDA產(chan)業(ye)還(huan)處于被(bei)動狀態(tai)，積(ji)累較為薄(bo)弱(ruo)，但是后生(sheng)可畏(wei)，剩下的(de)把時間和舞臺交給他們(men)，相信不(bu)久我們(men)也能在這(zhe)一領(ling)域真正(zheng)實現“頂天立地”。
參(can)考(kao)資(zi)料：
1.《EDA冠軍!全球第一!》，華(hua)中(zhong)科技(ji)大學(xue)
2.《EDG奪(duo)冠了!EDA也奪(duo)冠了，這個冠軍還(huan)解決了一(yi)項芯片難題(ti)!》，歪(wai)睿老哥
