近日，華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院呂志鵬教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在首次參加在EDA領(lǐng)域國(guó)際會(huì)議ICCAD 2021上的CAD Contest布局布線算法競(jìng)賽中勇奪冠軍！該團(tuán)隊(duì)平均年均僅24歲！
無論你平時(shí)是否喜歡玩游戲，上周日凌晨開始，相信許多朋友的社交賬號(hào)都被一則新聞刷屏了——中國(guó)LPL賽區(qū)EDG電子競(jìng)技俱樂部戰(zhàn)隊(duì)以3：2戰(zhàn)勝韓國(guó)LCK賽區(qū)戰(zhàn)隊(duì)DK，獲得了2021年英雄聯(lián)盟全球總決賽冠軍。
央視新聞賽后第一時(shí)間發(fā)微博祝賀，8日，CCTV財(cái)經(jīng)頻道和體育頻道以快訊形式對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。相比于“打游戲荼毒青少年”之類的話題，EDG連獲官媒祝賀和肯定，讓網(wǎng)友不得不直呼“排面拉滿”。（實(shí)不相瞞，小編也是LoL粉，因?yàn)镋DG奪冠甚至興奮到徹夜難眠。手動(dòng)狗頭搖一搖～）
不過，幾乎與EDG奪冠同時(shí)被報(bào)道的另一件為國(guó)爭(zhēng)光的好消息——華中科大團(tuán)隊(duì)在EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）領(lǐng)域國(guó)際會(huì)議ICCAD 2021（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)國(guó)際會(huì)議）上的CAD Contest布局布線算法競(jìng)賽中勇奪冠軍，不僅埋沒在年輕一代網(wǎng)友的狂歡中，甚至還被有些不明所以的網(wǎng)友認(rèn)為EDA奪冠是蹭了EDG的熱度，這不禁令小編大呼“what”？
當(dāng)然，也有明白事理的網(wǎng)友不斷在類似的留言下進(jìn)行科普，希望喚醒被EDG奪冠沖昏頭腦的部分“迷失少年”。也有很多網(wǎng)友表示，雖然我也打LoL（英雄聯(lián)盟），但我感覺這玩意兒比EDG奪冠牛逼。
的確，我們不是在制造對(duì)立和矛盾，站在更高層次來看，無論哪個(gè)領(lǐng)域——是EDG奪冠還是EDA奪冠，都是為國(guó)爭(zhēng)光的好事。但是，也希望網(wǎng)友們能劃好重點(diǎn)，因?yàn)闆]人考你EDG何時(shí)奪冠，但卻有人處處拿著EDA“卡你的脖子”。
那么，今天咱們就聊聊關(guān)于EDA奪冠這件事，為什么這么牛X。
我們是冠軍！
上周六，華中科技大學(xué)官方微信公眾號(hào)發(fā)布了一條《EDA冠軍，全球第一！》的消息，在11月4日結(jié)束的EDA領(lǐng)域國(guó)際會(huì)議ICCAD 2021上，華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)獲得了CAD Contest布局布線（Routing With Cell Movement Advanced）算法競(jìng)賽的第一名！
據(jù)了解，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ICCAD的CAD競(jìng)賽是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的研發(fā)競(jìng)賽，其重點(diǎn)關(guān)注電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）領(lǐng)域中最先進(jìn)的現(xiàn)實(shí)問題，長(zhǎng)期以來受國(guó)際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
CAD Contest算法競(jìng)賽的每屆賽題均來自于Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球知名EDA或半導(dǎo)體公司的真實(shí)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，涵蓋集成電路設(shè)計(jì)、制造與測(cè)試等環(huán)節(jié)中的核心算法難題，如邏輯綜合、布局布線、等價(jià)驗(yàn)證、時(shí)序分析等。
每年，大會(huì)組委會(huì)會(huì)公布由工業(yè)公司提供的不同主題領(lǐng)域的三個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，參賽者可以參與一個(gè)或多個(gè)問題。據(jù)ICCAD官網(wǎng)顯示，今年提出的三個(gè)問題分別是：
Problem A
Functional ECO with Behavioral Change Guidance
Problem B
Routing with Cell Movement Advanced
Problem C
GPU－Accelerated Logic Rewriting
華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得冠軍的競(jìng)題是由著名的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）廠商Synopsys（新思科技）臺(tái)灣分公司所提供的第二個(gè)問題：Routing With Cell Movement Advanced。
據(jù)了解，布局布線問題作為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)。
其中，布局過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。參賽算法需要在考慮空間容量、電壓區(qū)、最小布線層、金屬層布線方向等眾多真實(shí)約束的情況下，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)劃無短路、無斷路的信號(hào)傳輸路徑，使得導(dǎo)線的加權(quán)總長(zhǎng)度最短。
呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的啟發(fā)式優(yōu)化算法，在冗余導(dǎo)線檢測(cè)、布線環(huán)路消除、并行化鄰域評(píng)估加速、布局調(diào)整最優(yōu)移動(dòng)區(qū)域識(shí)別等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破。根據(jù)ICCAD 2021會(huì)議公布的競(jìng)賽結(jié)果，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。
為什么說這支EDA奪冠的“戰(zhàn)隊(duì)”很牛？
當(dāng)然，華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)勇奪全球第一也是相當(dāng)排面，人民網(wǎng)、光明網(wǎng)以及地方政府媒體也對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。而更值得注意的是，這支戰(zhàn)隊(duì)有著與EDG一樣的青春氣息！據(jù)了解，這支戰(zhàn)隊(duì)的平均年齡僅24歲，而且首次參賽便榮獲了全球第一！
但你可別以為這是場(chǎng)簡(jiǎn)單的比賽，實(shí)際上，自2012年ICCAD的CAD競(jìng)賽舉辦以來，每年都會(huì)吸引全球眾多國(guó)內(nèi)外知名高校與研究機(jī)構(gòu)的上百支團(tuán)隊(duì)參賽，今年CAD Contest算法競(jìng)賽也不例外。本屆競(jìng)賽共有來自12個(gè)國(guó)家／地區(qū)的137支隊(duì)伍參與，包括來自加州大學(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)等享譽(yù)全球的知名院校的隊(duì)伍。
反望華中科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)，其團(tuán)隊(duì)導(dǎo)師呂志鵬關(guān)注芯片領(lǐng)域?qū)嶋H上還不到三年。在此之前，他主攻算法研究，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。
除導(dǎo)師呂志鵬外，四名隊(duì)員分別是博士生蘇宙行、碩士生羅燦輝、梁鏡湖和謝振軒。其中，謝振軒、梁鏡湖均生于1999年，羅燦輝生于1998年。但就是這樣一支年輕朝氣有活力的隊(duì)伍，卻在與一眾經(jīng)驗(yàn)豐富老將的“百團(tuán)大戰(zhàn)”中笑到了最后。
據(jù)了解，呂志鵬團(tuán)隊(duì)于2018年進(jìn)入芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，今年前不久獲EDA物理設(shè)計(jì)領(lǐng)域頂會(huì)ISPD“劃分、布局和布線”算法競(jìng)賽全球第三名。此次競(jìng)賽中，他帶領(lǐng)著的團(tuán)隊(duì)首次參賽便更上一層樓，問鼎全球，其背后也是一代代科研人精神的延續(xù)。
華中科技大學(xué)介紹，呂志鵬教授所在實(shí)驗(yàn)室由其導(dǎo)師黃文奇教授創(chuàng)立以來至今已40余年，一直聚焦于NP難問題的求解算法與工業(yè)應(yīng)用研究，曾多次獲得國(guó)際算法競(jìng)賽全球前三名，如：2021年GECCO“最優(yōu)相機(jī)布局與集合覆蓋”國(guó)際算法競(jìng)賽第一名；2021年ISPD“晶圓級(jí)物理建模”切分布局布線國(guó)際算法競(jìng)賽第三名；2020年GECCO“最優(yōu)相機(jī)布局與集合覆蓋”國(guó)際算法競(jìng)賽第一名；2018年SAT國(guó)際算法競(jìng)賽第三名；2017年SAT國(guó)際算法競(jìng)賽第一名；2016年ROADEF／EURO“液化氣庫(kù)存路由”國(guó)際算法挑戰(zhàn)賽第三名；2010年國(guó)際護(hù)士排班算法競(jìng)賽第三名；2008年國(guó)際大學(xué)排課表算法競(jìng)賽第二名等。
還有更深層次的意義！
“我們深知，要想把科研成果寫在祖國(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’問題，另一方面為國(guó)家培養(yǎng)更多掌握核心技術(shù)的人才。”這是呂志鵬在奪冠后說的一段話，其中就能看出本屆競(jìng)賽的含金量所在。
EDA有多重要？
站在市場(chǎng)的角度，EDA是電子設(shè)計(jì)的基石產(chǎn)業(yè)，也被譽(yù)為“芯片之母”，它不僅自身是一個(gè)百億美金級(jí)的龐大市場(chǎng)，更重要的是它支撐起了整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，撬動(dòng)的是不可計(jì)數(shù)的價(jià)值。業(yè)界流傳一句話，“誰掌握了EDA，誰就有了芯片領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)”。
站在產(chǎn)業(yè)鏈的角度，工欲善其事，必先利其器，某種程度上來講，EDA就如同工匠手中的工具，失去它芯片制造也就無從談起。在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，包括EDA在內(nèi)的設(shè)計(jì)工具是其中不可或缺的一環(huán)，因?yàn)殡S著半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)集成度越來越高，在芯片設(shè)計(jì)過程中，仿真驗(yàn)證就成為芯片流片前最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
站在卡脖子的角度，目前國(guó)產(chǎn)EDA仍處于巨大劣勢(shì)，從全球產(chǎn)業(yè)格局來看，美國(guó)企業(yè)仍舊占據(jù)著全球90％的EDA市場(chǎng)份額；在國(guó)內(nèi)，2020年中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)銷售額超過70億元，但國(guó)際公司卻占據(jù)了將近80％的市場(chǎng)份額。前兩年，在美國(guó)芯片制裁下，Cadence、Mentor、Synopsys三大EDA軟件公司（2020年數(shù)據(jù)顯示，三家公司占全球市場(chǎng)份額約70％）宣布對(duì)華為斷供就引起了業(yè)界的熱烈討論，因?yàn)橐坏┦プ钚翬DA更新工具，那就不是在制造環(huán)節(jié)卡脖子的問題了，而是直接從芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就拖慢其進(jìn)度，讓其無法繼續(xù)保持旗艦芯片的領(lǐng)先。
站在人才角度，我國(guó)EDA人才短缺問題凸顯。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國(guó)EDA企業(yè)人才僅有4400人，其中本土EDA企業(yè)人才數(shù)量?jī)H2000人，外資企業(yè)人才數(shù)量還較本土企業(yè)更多一些。
可見，解決EDA暴露的問題已經(jīng)是刻不容緩了。此次華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)雖然只在EDA布局布線算法的局部小點(diǎn)上取得了突破，但仍舊值得我們慶祝。當(dāng)然，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，目前國(guó)內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)還處于被動(dòng)狀態(tài)，積累較為薄弱，但是后生可畏，剩下的把時(shí)間和舞臺(tái)交給他們，相信不久我們也能在這一領(lǐng)域真正實(shí)現(xiàn)“頂天立地”。
