拒绝芯片卡脖子!EDA夺冠真的不是在蹭EDG热度
作者 | 物联网智库2021-11-10

  导 读:近日,华中科技大学计算机学院吕志鹏教授带领的团队在首次参加在EDA领域国际会议ICCAD 2021上的CAD Contest布局布线算法竞赛中勇夺冠军!该团队平均年均仅24岁!

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  无论你平时是否喜欢玩游戏,上周日凌晨开始,相信许多朋友的社交账号都被一则新闻刷屏了——中国LPL赛区EDG电子竞技俱乐部战队以3:2战胜韩国LCK赛区战队DK,获得了2021年英雄联盟全球总决赛冠军。

  央视新闻赛后第一时间发微博祝贺,8日,CCTV财经频道和体育频道以快讯形式对此进行了报道。相比于“打游戏荼毒青少年”之类的话题,EDG连获官媒祝贺和肯定,让网友不得不直呼“排面拉满”。(实不相瞒,小编也是LoL粉,因为EDG夺冠甚至兴奋到彻夜难眠。手动狗头摇一摇~)

  不过,几乎与EDG夺冠同时被报道的另一件为国争光的好消息——华中科大团队在EDA(电子设计自动化)领域国际会议ICCAD 2021(计算机辅助设计国际会议)上的CAD Contest布局布线算法竞赛中勇夺冠军,不仅埋没在年轻一代网友的狂欢中,甚至还被有些不明所以的网友认为EDA夺冠是蹭了EDG的热度,这不禁令小编大呼“what”?

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  当然,也有明白事理的网友不断在类似的留言下进行科普,希望唤醒被EDG夺冠冲昏头脑的部分“迷失少年”。也有很多网友表示,虽然我也打LoL(英雄联盟),但我感觉这玩意儿比EDG夺冠牛逼。

  的确,我们不是在制造对立和矛盾,站在更高层次来看,无论哪个领域——是EDG夺冠还是EDA夺冠,都是为国争光的好事。但是,也希望网友们能划好重点,因为没人考你EDG何时夺冠,但却有人处处拿着EDA“卡你的脖子”。

  那么,今天咱们就聊聊关于EDA夺冠这件事,为什么这么牛X。

  我们是冠军!

  上周六,华中科技大学官方微信公众号发布了一条《EDA冠军,全球第一!》的消息,在11月4日结束的EDA领域国际会议ICCAD 2021上,华中科技大学计算机学院吕志鹏教授团队获得了CAD Contest布局布线(Routing With Cell Movement Advanced)算法竞赛的第一名!

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  据了解,ICCAD会议始于1980年,是EDA领域历史最悠久的顶级学术会议之一。其中ICCAD的CAD竞赛是一项极具挑战性的研发竞赛,其重点关注电子设计自动化(EDA)领域中最先进的现实问题,长期以来受国际学术界和工业界的广泛关注。

  CAD Contest算法竞赛的每届赛题均来自于Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球知名EDA或半导体公司的真实业务场景,涵盖集成电路设计、制造与测试等环节中的核心算法难题,如逻辑综合、布局布线、等价验证、时序分析等。

  每年,大会组委会会公布由工业公司提供的不同主题领域的三个具有挑战性的问题,参赛者可以参与一个或多个问题。据ICCAD官网显示,今年提出的三个问题分别是:

  Problem A  Functional ECO with Behavioral Change Guidance

  Problem B  Routing with Cell Movement Advanced

  Problem C  GPU-Accelerated Logic Rewriting

  华中科技大学团队获得冠军的竞题是由著名的电子设计自动化(EDA)厂商Synopsys(新思科技)台湾分公司所提供的第二个问题:Routing With Cell Movement Advanced。

  据了解,布局布线问题作为EDA芯片后端物理设计中最重要的环节,直接影响芯片的功耗、面积、时延等各项性能指标。

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  其中,布局过程需将一系列电路单元放置于给定的长方体空间中;而布线过程则需将属于同一个网的单元引脚用导线连接起来。参赛算法需要在考虑空间容量、电压区、最小布线层、金属层布线方向等众多真实约束的情况下,确定每个单元在芯片内的位置,并同时为每个网规划无短路、无断路的信号传输路径,使得导线的加权总长度最短。

  吕志鹏教授团队所设计的启发式优化算法,在冗余导线检测、布线环路消除、并行化邻域评估加速、布局调整最优移动区域识别等多项关键技术上实现了突破。根据ICCAD 2021会议公布的竞赛结果,该团队所设计的算法在所有测试算例上均达到了竞赛中的最优结果。

  为什么说这支EDA夺冠的“战队”很牛?

  当然,华中科技大学团队勇夺全球第一也是相当排面,人民网、光明网以及地方政府媒体也对此进行了报道。而更值得注意的是,这支战队有着与EDG一样的青春气息!据了解,这支战队的平均年龄仅24岁,而且首次参赛便荣获了全球第一!

  但你可别以为这是场简单的比赛,实际上,自2012年ICCAD的CAD竞赛举办以来,每年都会吸引全球众多国内外知名高校与研究机构的上百支团队参赛,今年CAD Contest算法竞赛也不例外。本届竞赛共有来自12个国家/地区的137支队伍参与,包括来自加州大学伯克利分校、东京大学、台湾大学、香港中文大学、复旦大学等享誉全球的知名院校的队伍。

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  反望华中科技大学的团队,其团队导师吕志鹏关注芯片领域实际上还不到三年。在此之前,他主攻算法研究,2018年,他带领实验室里一群计算机专业出身、毫无任何芯片背景的“热心群众”,跳进了芯片主战场。年轻团队首次参赛即夺冠,背后是实验室团队40余年的积累。

  除导师吕志鹏外,四名队员分别是博士生苏宙行、硕士生罗灿辉、梁镜湖和谢振轩。其中,谢振轩、梁镜湖均生于1999年,罗灿辉生于1998年。但就是这样一支年轻朝气有活力的队伍,却在与一众经验丰富老将的“百团大战”中笑到了最后。

  据了解,吕志鹏团队于2018年进入芯片设计领域,今年前不久获EDA物理设计领域顶会ISPD“划分、布局和布线”算法竞赛全球第三名。此次竞赛中,他带领着的团队首次参赛便更上一层楼,问鼎全球,其背后也是一代代科研人精神的延续。

  华中科技大学介绍,吕志鹏教授所在实验室由其导师黄文奇教授创立以来至今已40余年,一直聚焦于NP难问题的求解算法与工业应用研究,曾多次获得国际算法竞赛全球前三名,如:2021年GECCO“最优相机布局与集合覆盖”国际算法竞赛第一名;2021年ISPD“晶圆级物理建模”切分布局布线国际算法竞赛第三名;2020年GECCO“最优相机布局与集合覆盖”国际算法竞赛第一名;2018年SAT国际算法竞赛第三名;2017年SAT国际算法竞赛第一名;2016年ROADEF/EURO“液化气库存路由”国际算法挑战赛第三名;2010年国际护士排班算法竞赛第三名;2008年国际大学排课表算法竞赛第二名等。

  还有更深层次的意义!

  “我们深知,要想把科研成果写在祖国大地上,绝不能停留在学术研究的表面,一定要结合实际应用并落地。我们希望借助研究所数十年的积累与传承,一方面赋能中国企业解决EDA‘卡脖子’问题,另一方面为国家培养更多掌握核心技术的人才。”这是吕志鹏在夺冠后说的一段话,其中就能看出本届竞赛的含金量所在。

  EDA有多重要?

  站在市场的角度,EDA是电子设计的基石产业,也被誉为“芯片之母”,它不仅自身是一个百亿美金级的庞大市场,更重要的是它支撑起了整个电子产业发展的根基,撬动的是不可计数的价值。业界流传一句话,“谁掌握了EDA,谁就有了芯片领域的主导权”。

  站在产业链的角度,工欲善其事,必先利其器,某种程度上来讲,EDA就如同工匠手中的工具,失去它芯片制造也就无从谈起。在整个半导体产业中,包括EDA在内的设计工具是其中不可或缺的一环,因为随着半导体电路设计集成度越来越高,在芯片设计过程中,仿真验证就成为芯片流片前最重要的一个环节。

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  站在卡脖子的角度,目前国产EDA仍处于巨大劣势,从全球产业格局来看,美国企业仍旧占据着全球90%的EDA市场份额;在国内,2020年中国EDA产业销售额超过70亿元,但国际公司却占据了将近80%的市场份额。前两年,在美国芯片制裁下,Cadence、Mentor、Synopsys三大EDA软件公司(2020年数据显示,三家公司占全球市场份额约70%)宣布对华为断供就引起了业界的热烈讨论,因为一旦失去最新EDA更新工具,那就不是在制造环节卡脖子的问题了,而是直接从芯片设计环节就拖慢其进度,让其无法继续保持旗舰芯片的领先。

  站在人才角度,我国EDA人才短缺问题凸显。相关数据显示,2021年,我国EDA企业人才仅有4400人,其中本土EDA企业人才数量仅2000人,外资企业人才数量还较本土企业更多一些。

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  可见,解决EDA暴露的问题已经是刻不容缓了。此次华中科技大学团队虽然只在EDA布局布线算法的局部小点上取得了突破,但仍旧值得我们庆祝。当然,路漫漫其修远兮,目前国内EDA产业还处于被动状态,积累较为薄弱,但是后生可畏,剩下的把时间和舞台交给他们,相信不久我们也能在这一领域真正实现“顶天立地”。

  参考资料:

  1.《EDA冠军!全球第一!》,华中科技大学

  2.《EDG夺冠了!EDA也夺冠了,这个冠军还解决了一项芯片难题!》,歪睿老哥


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2021-11-10