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，在大風起兮的周末也讓人心情澎湃，不管在哪個領(lǐng)域，為國爭光那就是好事！

而近日EDA領(lǐng)域也傳來好消息——華中科大團隊在EDA（電子設(shè)計自動化）領(lǐng)域國際會議ICCAD 2021（計算機輔助設(shè)計國際會議）上的CAD Contest布局布線算法競賽上勇奪冠軍！

這還不是最牛的，最牛的是這支團隊平均年齡僅僅24歲！并且是首次參加比賽就奪得全球第一！趕緊來認識一下華中科技大學(xué)計算機學(xué)院呂志鵬教授團隊：

勇奪EDA領(lǐng)域頂級賽事冠軍

眾所周知，EDA是電子設(shè)計的基石產(chǎn)業(yè)，又被譽為“芯片之母”。從市場規(guī)?？矗賰|美金的EDA市場構(gòu)筑了整個電子產(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，EDA領(lǐng)域也是我國“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)之一，其難點主要在于算法，其核心問題在算法上通常具有極高的計算復(fù)雜度。

那么本次華中科技大學(xué)計算機學(xué)院呂志鵬教授團隊斬獲的CAD Contest布局布線（Routing with Cell Movement Advanced）算法競賽冠軍的含金量究竟有多高呢？

據(jù)悉，ICCAD會議始于1980年，是EDA領(lǐng)域歷史最悠久的頂級學(xué)術(shù)會議之一，其中CAD Contest算法競賽作為會議的標志性事件，長期以來受到國際學(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)體公司的真實業(yè)務(wù)場景，涵蓋集成電路設(shè)計、制造與測試等環(huán)節(jié)中的核心算法難題，如邏輯綜合、布局布線、等價驗證、時序分析等。

本屆競賽的布局布線問題作為EDA芯片后端物理設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)，直接影響芯片的功耗、面積、時延等各項性能指標。其中，布局過程需將一系列電路單元放置于給定的長方體空間中；而布線過程則需將屬于同一個網(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約束的情況下，確定每個單元在芯片內(nèi)的位置，并同時為每個網(wǎng)規(guī)劃無短路、無斷路的信號傳輸路徑，使得導(dǎo)線的加權(quán)總長度最短。

呂志鵬教授團隊所設(shè)計的啟發(fā)式優(yōu)化算法，在冗余導(dǎo)線檢測、布線環(huán)路消除、并行化鄰域評估加速、布局調(diào)整最優(yōu)移動區(qū)域識別等多項關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)了突破。

根據(jù)ICCAD 2021會議公布的競賽結(jié)果，該呂志鵬教授團隊所設(shè)計的算法在所有測試算例上均達到了競賽中的最優(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，團隊成員最小22歲

據(jù)了解，本次競賽共有來自12個國家／地區(qū)的137支隊伍參與，包括眾多國內(nèi)外知名高校與研究機構(gòu)，如加州大學(xué)伯克利分校、東京大學(xué)、臺灣大學(xué)、香港中文大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等。百來支戰(zhàn)隊大多都是該賽事的“老將”，經(jīng)驗和積累十分豐富。

能從“百團大戰(zhàn)”中脫穎而出，并且首次參賽情況下就能斬獲冠軍，這支團隊到底有何神奇之處呢？據(jù)悉，這支實力雄厚的參賽團隊非常年輕，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。而團隊的帶隊導(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)實驗室里一群計算機專業(yè)出身、毫無任何芯片背景的“熱心群眾”，跳進了芯片主戰(zhàn)場。

關(guān)注芯片領(lǐng)域不到三年，這支年輕團隊首次參賽便奪冠，這也與實驗室團隊40余年的積累息息相關(guān)。據(jù)悉，呂志鵬教授所在實驗室自成立至今的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賽全球前三名，如：2021年GECCO“最優(yōu)相機布局與集合覆蓋”國際算法競賽第一名；2021年ISPD“晶圓級物理建?！鼻蟹植季植季€國際算法競賽第三名；2020年GECCO“最優(yōu)相機布局與集合覆蓋”國際算法競賽第一名；2018年SAT國際算法競賽第三名；2017年SAT國際算法競賽第一名；2016年ROADEF／EURO“液化氣庫存路由”國際算法挑戰(zhàn)賽第三名；2010年國際護士排班算法競賽第三名；2008年國際大學(xué)排課表算法競賽第二名等。

羅燦輝表示，在備賽期間，為了測試出最優(yōu)方案，團隊成員上百次測試，在每一次試錯中前進一小步?！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是利用計算機輔助設(shè)計軟件，來完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計（布局、布線、版圖、設(shè)計規(guī)則檢查等）等流程的設(shè)計方式，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)計過程中也面臨著越來越復(fù)雜的難題。如今，最先進、性能最高的芯片已經(jīng)集成了數(shù)萬億個晶體管，未來芯片的集成度還會進一步提高，再像以往一樣人工繪圖基本是不可能的了，如何借助計算機輔助手段解決集成電路設(shè)計問題成為IC設(shè)計的必需品。

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，EDA技術(shù)進步讓設(shè)計效率提升近200倍，將消費級SoC的設(shè)計成本從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)與知識密集型產(chǎn)業(yè)，需要計算機、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、模擬設(shè)計、平板顯示電路設(shè)計、晶圓制造、封裝測試、系統(tǒng)仿真等；

從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，一個國家的軍、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)計的最上游，是銜接集成電路設(shè)計、制造和封測的關(guān)鍵紐帶，對行業(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)引起的熱點話題中，芯片國產(chǎn)化頻頻上熱搜，大家對芯片的了解越來越深刻，都知道光刻機很重要。如果說國內(nèi)一直無法得到ASML的EUV光刻機，最壞的情況也只不過是暫時造不出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，中國科研團隊問鼎EDA競賽全球冠軍，隨著國家對芯片行業(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”計劃成果，共有5位2016級本科生參與并主導(dǎo)完成一款64位RISC－V處理器SoC芯片設(shè)計并實現(xiàn)流片，芯片能成功運行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。“如何評價中國科學(xué)院大學(xué)（以下簡稱國科大）‘一生一芯’計劃？”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，該項目始于2019年8月，于2019年12月進行交付，這意味著，僅僅4個月時間，實現(xiàn)了從設(shè)計到流片的目標，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4個月造芯成功”這一事件并非虛假新聞。據(jù)悉，“一生一芯”計劃的負責人是國科大計算機學(xué)院教授、中科院計算所先進計算機系統(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個學(xué)生，在克服無數(shù)的挑戰(zhàn)，堅持不懈的努力下，國科大2016級計算機學(xué)院本科生金越、王華強、王凱帆、張林雋和張紫飛等人參與的首期“一生一芯”計劃終于取得圓滿成功，5位年輕人帶著自己設(shè)計的處理器芯片畢業(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201萬元年薪的焦點事件，華中科技大學(xué)今年計算機專業(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，被譽為華為“天才少年”的B站博主“稚暉君”發(fā)布了《我造了一臺鋼鐵俠的機械臂》又在網(wǎng)絡(luò)刷屏?！爸蓵熅弊灾频倪@臺機械臂，竟然可以遠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“野生鋼鐵俠”。

從視頻中也能見到，機械臂可為破口葡萄縫針的同時，葡萄絲毫未被機械臂損壞。雖然視頻只有16分鐘，但彭志輝表示，為了造出這臺機械臂整整花了4個月時間，經(jīng)歷了150個版本的修改。就這樣把一臺二手且完全不夠智能的機械臂變成了一個全新的、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，機械臂的操作系統(tǒng)用上了開源鴻蒙，AI計算平臺使用的是華為昇騰Atlas邊緣計算平臺。

彭志輝另外一次大火，則是為一輛自行車開發(fā)了自動駕駛功能，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)放棄的想法動手做了出來——Airdesk，可以在桌面上實現(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，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“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。