上周六晚上，相信跟多小伙伴的朋友圈被EDG奪冠的消息霸屏，在大風(fēng)起兮的周末也讓人心情澎湃，不管在哪個(gè)領(lǐng)域，為國爭(zhēng)光那就是好事！

而近日EDA領(lǐng)域也傳來好消息——華中科大團(tuán)隊(duì)在EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）領(lǐng)域國際會(huì)議ICCAD 2021（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)國際會(huì)議）上的CAD Contest布局布線算法競(jìng)賽上勇奪冠軍！

這還不是最牛的，最牛的是這支團(tuán)隊(duì)平均年齡僅僅24歲！并且是首次參加比賽就奪得全球第一！趕緊來認(rèn)識(shí)一下華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)：

勇奪EDA領(lǐng)域頂級(jí)賽事冠軍

眾所周知，EDA是電子設(shè)計(jì)的基石產(chǎn)業(yè)，又被譽(yù)為“芯片之母”。從市場(chǎng)規(guī)模看，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，支撐起萬億美金的電子產(chǎn)業(yè)，可以說誰掌握了EDA，誰就有了芯片領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)。

同時(shí)，EDA領(lǐng)域也是我國“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)之一，其難點(diǎn)主要在于算法，其核心問題在算法上通常具有極高的計(jì)算復(fù)雜度。

那么本次華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)斬獲的CAD Contest布局布線（Routing with Cell Movement Advanced）算法競(jìng)賽冠軍的含金量究竟有多高呢？

據(jù)悉，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算法競(jìng)賽作為會(huì)議的標(biāo)志性事件，長(zhǎng)期以來受到國際學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

每屆競(jìng)賽的賽題均來自Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球著名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。

本屆競(jìng)賽的布局布線問題作為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，該呂志鵬教授團(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，也因此斬獲賽事冠軍的殊榮。

導(dǎo)師由算法攻向芯片，團(tuán)隊(duì)成員最小22歲

據(jù)了解，本次競(jìng)賽共有來自12個(gè)國家／地區(qū)的137支隊(duì)伍參與，包括眾多國內(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。百來支戰(zhàn)隊(duì)大多都是該賽事的“老將”，經(jīng)驗(yàn)和積累十分豐富。

能從“百團(tuán)大戰(zhàn)”中脫穎而出，并且首次參賽情況下就能斬獲冠軍，這支團(tuán)隊(duì)到底有何神奇之處呢？據(jù)悉，這支實(shí)力雄厚的參賽團(tuán)隊(duì)非常年輕，包括蘇宙行博士、研究生羅燦輝、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，可以說是最小的那一批90后了。而團(tuán)隊(duì)的帶隊(duì)導(dǎo)師呂志鵬在此之前主攻算法研究，直到2018年才開始帶領(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)。

關(guān)注芯片領(lǐng)域不到三年，這支年輕團(tuán)隊(duì)首次參賽便奪冠，這也與實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)40余年的積累息息相關(guān)。據(jù)悉，呂志鵬教授所在實(shí)驗(yàn)室自成立至今的40余年來，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”國際算法競(jìng)賽第一名；2021年ISPD“晶圓級(jí)物理建?！鼻蟹植季植季€國際算法競(jìng)賽第三名；2020年GECCO“最優(yōu)相機(jī)布局與集合覆蓋”國際算法競(jìng)賽第一名；2018年SAT國際算法競(jìng)賽第三名；2017年SAT國際算法競(jìng)賽第一名；2016年ROADEF／EURO“液化氣庫存路由”國際算法挑戰(zhàn)賽第三名；2010年國際護(hù)士排班算法競(jìng)賽第三名；2008年國際大學(xué)排課表算法競(jìng)賽第二名等。

羅燦輝表示，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?！拔覀兩钪?，要想把科研成果寫在祖國大地上，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，一方面賦能中國企業(yè)解決EDA‘卡脖子’問題，另一方面為國家培養(yǎng)更多掌握核心技術(shù)的人才?！眳沃均i說。

EDA為何能成為萬億數(shù)字產(chǎn)業(yè)根基？

EDA是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，來完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計(jì)、綜合、驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)（布局、布線、版圖、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等）等流程的設(shè)計(jì)方式，經(jīng)過50年的發(fā)展，EDA工具已經(jīng)從輔助性技術(shù)成為了芯片產(chǎn)業(yè)的核心支柱技術(shù)之一。

隨著芯片性能的提升，在設(shè)計(jì)過程中也面臨著越來越復(fù)雜的難題。如今，最先進(jìn)、性能最高的芯片已經(jīng)集成了數(shù)萬億個(gè)晶體管，未來芯片的集成度還會(huì)進(jìn)一步提高，再像以往一樣人工繪圖基本是不可能的了，如何借助計(jì)算機(jī)輔助手段解決集成電路設(shè)計(jì)問題成為IC設(shè)計(jì)的必需品。

EDA為何能成為萬億數(shù)字產(chǎn)業(yè)根基？一方面，EDA工具給IC設(shè)計(jì)企業(yè)帶來了降本增效的絕佳手段，據(jù)加州大學(xué)圣迭戈分校Andrew Kahng教授的推測(cè)，EDA技術(shù)進(jìn)步讓設(shè)計(jì)效率提升近200倍，將消費(fèi)級(jí)SoC的設(shè)計(jì)成本從77億美元降低到4500萬美元；

從底層技術(shù)來看，EDA是典型的技術(shù)與知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)，需要計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理、電子電路、工藝等多種學(xué)科的緊密配合；從應(yīng)用來看，EDA覆蓋的環(huán)節(jié)包括數(shù)字芯片設(shè)計(jì)、模擬設(shè)計(jì)、平板顯示電路設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試、系統(tǒng)仿真等；

從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，一個(gè)國家的軍、民、商各類電子信息設(shè)備的核心都是芯片，電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基也是芯片，EDA是芯片設(shè)計(jì)的最上游，是銜接集成電路設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)的關(guān)鍵紐帶，對(duì)行業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品技術(shù)水平有重要影響。

可以說，誰掌握了EDA，誰就有了芯片領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)?？v觀近幾年來由于中美貿(mào)易戰(zhàn)引起的熱點(diǎn)話題中，芯片國產(chǎn)化頻頻上熱搜，大家對(duì)芯片的了解越來越深刻，都知道光刻機(jī)很重要。如果說國內(nèi)一直無法得到ASML的EUV光刻機(jī)，最壞的情況也只不過是暫時(shí)造不出7nm以下的高端芯片，但是28nm這種低端芯片國產(chǎn)已可量產(chǎn)。

但反觀EDA，根據(jù)ESDAlliance數(shù)據(jù)，2020年三巨頭Cadence、Synopsys、Mentor占據(jù)了全球EDA市場(chǎng)約70％的份額。其中，Synopsys占據(jù)32％，Cadence占據(jù)23％，SiemensEDA占據(jù)14％。而在國內(nèi)卻有超過90％的市場(chǎng)被者三巨頭所壟斷，假如EDA一旦被中斷使用權(quán)，沒有EDA，我們可能面臨無芯而用的局面。

而今，中國科研團(tuán)隊(duì)問鼎EDA競(jìng)賽全球冠軍，隨著國家對(duì)芯片行業(yè)的重視，美國再想借技術(shù)威脅卡中國脖子的情況或許也會(huì)在不久的將來煙消云散。

面向科技前沿，越來越多年輕一代“開花結(jié)果”

在去年7月，中國科學(xué)院大學(xué)公布了首期“一生一芯”計(jì)劃成果，共有5位2016級(jí)本科生參與并主導(dǎo)完成一款64位RISC－V處理器SoC芯片設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)流片，芯片能成功運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫的國科大教學(xué)操作系統(tǒng)UCAS－Core?！叭绾卧u(píng)價(jià)中國科學(xué)院大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱國科大）‘一生一芯’計(jì)劃？”在知乎上也引起了成千上萬網(wǎng)友的關(guān)注和談?wù)?，熱度居高不下?/p>

據(jù)悉，該項(xiàng)目始于2019年8月，于2019年12月進(jìn)行交付，這意味著，僅僅4個(gè)月時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)到流片的目標(biāo)，更值得提的是，這5位本科生平均年齡只有21．8歲。

“5位本科生耗時(shí)4個(gè)月造芯成功”這一事件并非虛假新聞。據(jù)悉，“一生一芯”計(jì)劃的負(fù)責(zé)人是國科大計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、中科院計(jì)算所先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究中心主任包云崗，包云崗教授和多位老師一起指導(dǎo)培養(yǎng)這5個(gè)學(xué)生，在克服無數(shù)的挑戰(zhàn)，堅(jiān)持不懈的努力下，國科大2016級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生金越、王華強(qiáng)、王凱帆、張林雋和張紫飛等人參與的首期“一生一芯”計(jì)劃終于取得圓滿成功，5位年輕人帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)，拿到了最有含金量的“畢業(yè)證”。

不止是“一生一芯”計(jì)劃，去年還傳出關(guān)于華為“天才少年”入選者拿到華為201萬元年薪的焦點(diǎn)事件，華中科技大學(xué)今年計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)的博士生張霽拿到華為“天才少年”最高一檔年薪201萬元，也成為了今年截止 6 月 30 日華中科技大學(xué)拿到最高檔的唯一一位。

今年10月，被譽(yù)為華為“天才少年”的B站博主“稚暉君”發(fā)布了《我造了一臺(tái)鋼鐵俠的機(jī)械臂》又在網(wǎng)絡(luò)刷屏。“稚暉君”自制的這臺(tái)機(jī)械臂，竟然可以遠(yuǎn)程指揮給葡萄皮縫針！

稚暉君真名彭志輝，2018年畢業(yè)于電子科技大學(xué)信通學(xué)院。2020年以“華為天才少年”計(jì)劃加盟華為上海AI研究所，年薪百萬。作為一位活躍于網(wǎng)絡(luò)的大V，彭志輝所做的許多研究，科技含量十足，甚至人送外號(hào)“野生鋼鐵俠”。

從視頻中也能見到，機(jī)械臂可為破口葡萄縫針的同時(shí)，葡萄絲毫未被機(jī)械臂損壞。雖然視頻只有16分鐘，但彭志輝表示，為了造出這臺(tái)機(jī)械臂整整花了4個(gè)月時(shí)間，經(jīng)歷了150個(gè)版本的修改。就這樣把一臺(tái)二手且完全不夠智能的機(jī)械臂變成了一個(gè)全新的、附加各種智能功能的新產(chǎn)品。值得一提的是，彭志輝還在視頻中介紹，機(jī)械臂的操作系統(tǒng)用上了開源鴻蒙，AI計(jì)算平臺(tái)使用的是華為昇騰Atlas邊緣計(jì)算平臺(tái)。

彭志輝另外一次大火，則是為一輛自行車開發(fā)了自動(dòng)駕駛功能，不愧是高手在民間，視頻中看到，踢開腳撐的自行車依然金雞獨(dú)立、穩(wěn)如泰山，避障、上路，毫無壓力。就連連B站老板陳睿都被吸引而來，直呼“太強(qiáng)了，UP主重新定義‘自行車’”！

前不久，曾經(jīng)以專訪蘋果CEO爆火的“何同學(xué)”也在網(wǎng)上上傳了一段僅6分鐘的視頻，他把蘋果公司曾經(jīng)放棄的想法動(dòng)手做了出來——Airdesk，可以在桌面上實(shí)現(xiàn)充電、備忘錄等各種功能的神奇黑科技。視頻一出，B站和微博觀看量破直接沖破4千萬！

不得不說，新生代“后浪”已經(jīng)遠(yuǎn)超出我們的想象，同樣是年輕的面龐，都是經(jīng)過艱苦努力取得的傲人成績(jī)，面向科技前沿陣地，國內(nèi)也有越來越多年輕一代“開花結(jié)果”，瞄準(zhǔn)“卡脖子”領(lǐng)域，不斷發(fā)力。也希望國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)涌現(xiàn)出越來越多這樣的“后浪”，為國產(chǎn)半導(dǎo)體發(fā)展帶去更多的新鮮血液，助力國產(chǎn)半導(dǎo)體更好的成長(zhǎng)。