中國團隊拿下EDA全球冠軍，平均年齡24歲

在11月4日結束的EDA（電子設計自動化）領域的國際會議ICCAD 2021（計算機輔助設計國際會議）上，華中科技大學計算機學院呂志鵬教授團隊獲得了CAD Contest佈局佈線（Routing with Cell Movement Advanced）算法競賽的第一名。團隊成員還包括蘇宙行博士、研究生羅燦輝、梁鏡湖和謝振軒。

ICCAD會議始於1980年，是EDA領域歷史最悠久的頂級學術會議之一，其中CAD Contest算法競賽作為會議的標誌性事件，長期以來受到國際學術界與工業界的廣泛關注。每屆競賽的賽題均來自Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球著名EDA或半導體公司的真實業務場景，涵蓋集成電路設計、製造與測試等環節中的核心算法難題，如邏輯綜合、佈局佈線、等價驗證、時序分析等。本屆CAD Contest算法競賽共有來自12個國家/地區的137支隊伍參與，包括眾多國內外知名高校與研究機構，如加州大學伯克利分校、東京大學、台灣大學、香港中文大學、復旦大學等。

EDA是電子設計的基石產業，也被譽為“芯片之母”。本屆競賽的佈局佈線問題作為EDA芯片後端物理設計中最重要的環節，直接影響芯片的功耗、面積、時延等各項性能指標。其中，佈局過程需將一系列電路單元放置於給定的長方體空間中；而佈線過程則需將屬於同一個網的單元引腳用導線連接起來。參賽算法需要在考慮空間容量、電壓區、最小布線層、金屬層佈線方向等眾多真實約束的情況下，確定每個單元在芯片內的位置，並同時為每個網規劃無短路、無斷路的信號傳輸路徑，使得導線的加權總長度最短。呂志鵬教授團隊所設計的啓發式優化算法，在冗餘導線檢測、佈線環路消除、並行化鄰域評估加速、佈局調整最優移動區域識別等多項關鍵技術上實現了突破。根據ICCAD 2021會議公佈的競賽結果，該團隊所設計的算法在所有測試算例上均達到了競賽中的最優結果。據悉，今年是該團隊首次參加ICCAD競賽。

EDA作為我國“卡脖子”關鍵技術之一，難點主要在於算法，其核心問題在算法上通常具有極高的計算複雜度，即為NP難問題。本次競賽的佈局佈線問題，涉及了圖着色、集合劃分、二次指派、廣義指派、斯坦納樹、斯坦納森林等眾多經典的NP難問題，是計算複雜性理論研究與實際工業應用相結合的典型場景。

呂志鵬教授所在實驗室自成立至今的40餘年來，一直聚焦於NP難問題的求解算法與工業應用研究，曾多次獲得國際算法競賽全球前三名，如：2021年GECCO“最優相機佈局與集合覆蓋”國際算法競賽第一名；2021年ISPD“晶圓級物理建模”切分佈局佈線國際算法競賽第三名；2020年GECCO“最優相機佈局與集合覆蓋”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年國際大學排課表算法競賽第二名等。