11月4日,，華中科技大學(xué)傳來(lái)好消息，在今年EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）領(lǐng)域的國(guó)際會(huì)議ICCAD 2021（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)國(guó)際會(huì)議）上,，該校計(jì)算機(jī)學(xué)院人工智能與優(yōu)化研究所所長(zhǎng)呂志鵬帶領(lǐng)一支平均年齡在24歲的年輕團(tuán)隊(duì),，在CAD Contest布局布線（Routing with Cell Movement Advanced）算法競(jìng)賽中奪得全球第一。

　　華中科大這支年輕的團(tuán)隊(duì),，不僅首次參賽即奪冠,，該團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的算法在所有測(cè)試算例上均達(dá)到了競(jìng)賽中的最優(yōu)結(jié)果。

　　競(jìng)賽獲獎(jiǎng)證書(shū)：布局布線算法競(jìng)賽第一名

　　致力解決芯片行業(yè)最棘手問(wèn)題

　　EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)是指包括電路系統(tǒng)設(shè)計(jì),、系統(tǒng)仿真,、設(shè)計(jì)綜合、PCB版圖設(shè)計(jì)和制版的一整套自動(dòng)化流程,，是電子設(shè)計(jì)的基石產(chǎn)業(yè),，被譽(yù)為“芯片之母”。從市場(chǎng)規(guī)?？?，百億美金的EDA市場(chǎng)構(gòu)筑了整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的根基，支撐起萬(wàn)億美金的電子產(chǎn)業(yè),?！罢l(shuí)掌握了EDA，誰(shuí)就有了芯片領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán),?！?/p>

　　ICCAD會(huì)議始于1980年，是EDA領(lǐng)域歷史最悠久的頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議之一,。其中,，CAD Contest的布局布線算法競(jìng)賽是歷史最悠久、最權(quán)威且影響力最廣的會(huì)議標(biāo)志性事件之一,，長(zhǎng)期以來(lái)受到國(guó)際學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注,。

　　呂志鵬介紹，該競(jìng)賽將學(xué)術(shù)界與工業(yè)界聯(lián)結(jié),，由國(guó)際業(yè)界頂尖集成電路設(shè)計(jì)公司直接出題,，瞄準(zhǔn)當(dāng)前集成電路工業(yè)界所面臨的亟需解決的、最困難的實(shí)際問(wèn)題。本屆競(jìng)賽的布局布線問(wèn)題作為EDA芯片后端物理設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié),，直接影響芯片的功耗,、面積、時(shí)延等各項(xiàng)性能指標(biāo),。

　　本次競(jìng)賽的3D芯片布局布線示意圖

　　從百余支全球頂尖團(tuán)隊(duì)中脫穎而出

　　本屆CAD Contest算法競(jìng)賽共有來(lái)自12個(gè)國(guó)家/地區(qū)的137支隊(duì)伍參與,，包括眾多國(guó)內(nèi)外知名高校與研究機(jī)構(gòu)，如加州大學(xué)伯克利分校,、東京大學(xué),、臺(tái)灣大學(xué)、香港中文大學(xué),、復(fù)旦大學(xué)等,。

　　呂志鵬介紹，EDA作為我國(guó)“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)之一,，難點(diǎn)主要在于算法,，其核心問(wèn)題在算法上通常具有極高的計(jì)算復(fù)雜度，即為NP難問(wèn)題,。本次競(jìng)賽的布局布線問(wèn)題,，涉及了圖著色、集合劃分,、二次指派等眾多經(jīng)典的NP難問(wèn)題,，是計(jì)算復(fù)雜性理論研究與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的典型場(chǎng)景。

　　其中,，布局過(guò)程需將一系列電路單元放置于給定的長(zhǎng)方體空間中,，而布線過(guò)程則需將屬于同一個(gè)網(wǎng)的單元引腳用導(dǎo)線連接起來(lái)。參賽算法需要考慮空間容量,、電壓區(qū),、最小布線層、金屬層布線方向等眾多真實(shí)約束,，確定每個(gè)單元在芯片內(nèi)的位置,，并同時(shí)為每個(gè)網(wǎng)規(guī)劃無(wú)短路、無(wú)斷路的信號(hào)傳輸路徑,，使得導(dǎo)線的加權(quán)總長(zhǎng)度最短,。

　　芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度

　　鼓勵(lì)年輕團(tuán)隊(duì)勇于解決世界難題

　　華中科大參賽團(tuán)隊(duì)非常年輕，隊(duì)員謝振軒,、梁鏡湖均生于99年,，羅燦輝生于98年?！澳艿玫竭@個(gè)成績(jī)非常不容易,。往年我們沒(méi)有過(guò)多關(guān)注芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域,，都不知道有這項(xiàng)比賽,。這次和我們一起比拼的是國(guó)內(nèi)外頂尖團(tuán)隊(duì),，他們中的大多數(shù)是該賽事的‘老將’，經(jīng)驗(yàn)和積累都豐富得多,?！毖卸W(xué)生羅燦輝說(shuō)，在備賽期間,，為了測(cè)試出最優(yōu)方案,，團(tuán)隊(duì)成員上百次測(cè)試，在每一次試錯(cuò)中前進(jìn)一小步,。

　　“年輕”不僅在于他們的年齡上,，導(dǎo)師呂志鵬關(guān)注芯片領(lǐng)域也不到三年。在此之前,，呂志鵬主攻算法研究,，成果多應(yīng)用于云計(jì)算、先進(jìn)制造,、航空航天,、5G通信等領(lǐng)域。2018年,，他帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室里一群計(jì)算機(jī)專業(yè)出身,、毫無(wú)任何芯片背景的“熱心群眾”，跳進(jìn)了芯片主戰(zhàn)場(chǎng),。

　　年輕團(tuán)隊(duì)首次參賽即奪冠,，背后是實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)40余年的積累。呂志鵬介紹,，從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始人黃文奇教授開(kāi)始,，就格外注重對(duì)學(xué)生在精神和專業(yè)上的引導(dǎo)?！拔覀儗?shí)驗(yàn)室的傳統(tǒng)是,，要勇敢面對(duì)當(dāng)前世界上重大的大問(wèn)題。不要做小問(wèn)題,，不要跟著外國(guó)人屁股后面做修修改改的問(wèn)題,。”

　　從成立至今,，實(shí)驗(yàn)室一直聚焦于NP難問(wèn)題的求解算法與工業(yè)應(yīng)用研究,，并多次獲得國(guó)際算法競(jìng)賽全球前三名。據(jù)介紹,，早在1979年,，黃文奇教授便在國(guó)際上首次提出求解NP難度問(wèn)題的擬物擬人方法,，為NP難問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)求解開(kāi)辟了一條全新的技術(shù)路線，并于1996年參加第三屆SAT問(wèn)題快速算法國(guó)際競(jìng)賽并獲得第一名,。

　　“我們深知,，要想把科研成果寫(xiě)在祖國(guó)大地上，絕不能停留在學(xué)術(shù)研究的表面,，一定要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用并落地,。我們希望借助研究所在NP難問(wèn)題求解算法上數(shù)十年的積累與傳承，一方面賦能中國(guó)企業(yè)解決EDA‘卡脖子’問(wèn)題,，另一方面為國(guó)家培養(yǎng)更多掌握核心技術(shù)的人才,。”呂志鵬說(shuō),。（記者陳曉彤 通訊員趙娜）