導 讀：近日，華中科技大學計算機學院呂志鵬教授帶領的團隊在首次參加在EDA領域國際會議ICCAD 2021上的CAD Contest布局布線算法競賽中勇奪冠軍!該團隊平均年均僅24歲!
無論你平時是否喜歡玩游戲，上周日凌晨開始，相信許多朋友的社交賬號都被一則新聞刷屏了——中國LPL賽區EDG電子競技俱樂部戰隊以3：2戰勝韓國LCK賽區戰隊DK，獲得了2021年英雄聯盟全球總決賽冠軍。
央視新聞賽后第一時間發微博祝賀，8日，CCTV財經頻道和體育頻道以快訊形式對此進行了報道。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，讓網友不得不直呼“排面拉滿”。(實不相瞞，小編也是LoL粉，因為EDG奪冠甚至興奮到徹夜難眠。手動狗頭搖一搖~)
不過，幾乎與EDG奪冠同時被報道的另一件為國爭光的好消息——華中科大團隊在EDA(電子設計自動化)領域國際會議ICCAD 2021(計算機輔助設計國際會議)上的CAD Contest布局布線算法競賽中勇奪冠軍，不僅埋沒在年輕一代網友的狂歡中，甚至還被有些不明所以的網友認為EDA奪冠是蹭了EDG的熱度，這不禁令小編大呼“what”?
當然，也有明白事理的網友不斷在類似的留言下進行科普，希望喚醒被EDG奪冠沖昏頭腦的部分“迷失少年”。也有很多網友表示，雖然我也打LoL(英雄聯盟)，但我感覺這玩意兒比EDG奪冠牛逼。
的確，我們不是在制造對立和矛盾，站在更高層次來看，無論哪個領域——是EDG奪冠還是EDA奪冠，都是為國爭光的好事。但是，也希望網友們能劃好重點，因為沒人考你EDG何時奪冠，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，華中科技大學官方微信公眾號發布了一條《EDA冠軍，全球第一!》的消息，在11月4日結束的EDA領域國際會議ICCAD 2021上，華中科技大學計算機學院呂志鵬教授團隊獲得了CAD Contest布局布線(Routing With Cell Movement Advanced)算法競賽的第一名!
據了解，ICCAD會議始于1980年，是EDA領域歷史最悠久的頂級學術會議之一。其中ICCAD的CAD競賽是一項極具挑戰性的研發競賽，其重點關注電子設計自動化(EDA)領域中最先進的現實問題，長期以來受國際學術界和工業界的廣泛關注。
CAD Contest算法競賽的每屆賽題均來自于Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球知名EDA或半導體公司的真實業務場景，涵蓋集成電路設計、制造與測試等環節中的核心算法難題，如邏輯綜合、布局布線、等價驗證、時序分析等。
每年，大會組委會會公布由工業公司提供的不同主題領域的三個具有挑戰性的問題，參賽者可以參與一個或多個問題。據ICCAD官網顯示，今年提出的三個問題分別是：
Problem A Functional ECO with Behavioral Change Guidance
Problem B Routing with Cell Movement Advanced
Problem C GPU-Accelerated Logic Rewriting
華中科技大學團隊獲得冠軍的競題是由著名的電子設計自動化(EDA)廠商Synopsys(新思科技)臺灣分公司所提供的第二個問題：Routing With Cell Movement Advanced。
據了解，布局布線問題作為EDA芯片后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，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的位置，并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啟發式優化算法，在冗余導線檢測、布線環路消除、并行化鄰域評估加速、布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會議公布的競賽結果，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。
為什么說這支EDA奪冠的“戰隊”很牛?
當然，華中科技大學團隊勇奪全球第一也是相當排面，人民網、光明網以及地方政府媒體也對此進行了報道。而更值得注意的是，這支戰隊有著與EDG一樣的青春氣息!據了解，這支戰隊的平均年齡僅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簡單的比賽，實際上，自2012年ICCAD的CAD競賽舉辦以來，每年都會吸引全球眾多國內外知名高校與研究機構的上百支團隊參賽，今年CAD Contest算法競賽也不例外。本屆競賽共有來自12個國家/地區的137支隊伍參與，包括來自加州大學伯克利分校、東京大學、臺灣大學、香港中文大學、復旦大學等享譽全球的知名院校的隊伍。
反望華中科技大學的團隊，其團隊導師呂志鵬關注芯片領域實際上還不到三年。在此之前，他主攻算法研究，2018年，他帶領實驗室里一群計算機專業出身、毫無任何芯片背景的“熱心群眾”，跳進了芯片主戰場。年輕團隊首次參賽即奪冠，背后是實驗室團隊40余年的積累。
除導師呂志鵬外，四名隊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伍，卻在與一眾經驗豐富老將的“百團大戰”中笑到了最后。
據了解，呂志鵬團隊于2018年進入芯片設計領域，今年前不久獲EDA物理設計領域頂會ISPD“劃分、布局和布線”算法競賽全球第三名。此次競賽中，他帶領著的團隊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。
華中科技大學介紹，呂志鵬教授所在實驗室由其導師黃文奇教授創立以來至今已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“晶圓級物理建模”切分布局布線國際算法競賽第三名;2020年GECCO“最優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。
還有更深層次的意義!
“我們深知，要想把科研成果寫在祖國大地上，絕不能停留在學術研究的表面，一定要結合實際應用并落地。我們希望借助研究所數十年的積累與傳承，一方面賦能中國企業解決EDA‘卡脖子’問題，另一方面為國家培養更多掌握核心技術的人才。”這是呂志鵬在奪冠后說的一段話，其中就能看出本屆競賽的含金量所在。
EDA有多重要?
站在市場的角度，EDA是電子設計的基石產業，也被譽為“芯片之母”，它不僅自身是一個百億美金級的龐大市場，更重要的是它支撐起了整個電子產業發展的根基，撬動的是不可計數的價值。業界流傳一句話，“誰掌握了EDA，誰就有了芯片領域的主導權”。
站在產業鏈的角度，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。在整個半導體產業中，包括EDA在內的設計工具是其中不可或缺的一環，因為隨著半導體電路設計集成度越來越高，在芯片設計過程中，仿真驗證就成為芯片流片前最重要的一個環節。
站在卡脖子的角度，目前國產EDA仍處于巨大劣勢，從全球產業格局來看，美國企業仍舊占據著全球90%的EDA市場份額;在國內，2020年中國EDA產業銷售額超過70億元，但國際公司卻占據了將近80%的市場份額。前兩年，在美國芯片制裁下，Cadence、Mentor、Synopsys三大EDA軟件公司(2020年數據顯示，三家公司占全球市場份額約70%)宣布對華為斷供就引起了業界的熱烈討論，因為一旦失去最新EDA更新工具，那就不是在制造環節卡脖子的問題了，而是直接從芯片設計環節就拖慢其進度，讓其無法繼續保持旗艦芯片的領先。
站在人才角度，我國EDA人才短缺問題凸顯。相關數據顯示，2021年，我國EDA企業人才僅有4400人，其中本土EDA企業人才數量僅2000人，外資企業人才數量還較本土企業更多一些。
可見，解決EDA暴露的問題已經是刻不容緩了。此次華中科技大學團隊雖然只在EDA布局布線算法的局部小點上取得了突破，但仍舊值得我們慶祝。當然，路漫漫其修遠兮，目前國內EDA產業還處于被動狀態，積累較為薄弱，但是后生可畏，剩下的把時間和舞臺交給他們，相信不久我們也能在這一領域真正實現“頂天立地”。
參考資料：
1.《EDA冠軍!全球第一!》，華中科技大學
2.《EDG奪冠了!EDA也奪冠了，這個冠軍還解決了一項芯片難題!》，歪睿老哥
