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，不管在哪個領域，為國爭光那就是好事！

而近日EDA領域也傳來好消息——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計算機學院呂志鵬教授團隊：

勇奪EDA領域頂級賽事冠軍

眾所周知，EDA是電子設計的基石產(chǎn)業(yè)，又被譽為“芯片之母”。從市場規(guī)模看，百億美金的EDA市場構筑了整個電子產(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，誰就有了芯片領域的主導權。

同時，EDA領域也是我國“卡脖子”關鍵技術之一，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雜度。

那么本次華中科技大學計算機學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志性事件，長期以來受到國際學術界與工業(yè)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(yè)務場景，涵蓋集成電路設計、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，使得導線的加權總長度最短。

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

根據(jù)ICCAD 2021會議公布的競賽結果，該呂志鵬教授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(yōu)結果，也因此斬獲賽事冠軍的殊榮。

導師由算法攻向芯片，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，包括眾多國內外知名高校與研究機構，如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。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。而團隊的帶隊導師呂志鵬在此之前主攻算法研究，直到2018年才開始帶領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。

關注芯片領域不到三年，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。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。“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(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)更多掌握核心技術的人才。”呂志鵬說。

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計軟件，來完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計（布局、布線、版圖、設計規(guī)則檢查等）等流程的設計方式，經(jīng)過50年的發(fā)展，EDA工具已經(jīng)從輔助性技術成為了芯片產(chǎn)業(yè)的核心支柱技術之一。

隨著芯片性能的提升，在設計過程中也面臨著越來越復雜的難題。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計問題成為IC設計的必需品。

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設計企業(yè)帶來了降本增效的絕佳手段，據(jù)加州大學圣迭戈分校Andrew Kahng教授的推測，EDA技術進步讓設計效率提升近200倍，將消費級SoC的設計成本從77億美元降低到4500萬美元；

從底層技術來看，EDA是典型的技術與知識密集型產(chǎn)業(yè)，需要計算機、數(shù)學、物理、電子電路、工藝等多種學科的緊密配合；從應用來看，EDA覆蓋的環(huán)節(jié)包括數(shù)字芯片設計、模擬設計、平板顯示電路設計、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、商各類電子信息設備的核心都是芯片，電子信息技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基也是芯片，EDA是芯片設計的最上游，是銜接集成電路設計、制造和封測的關鍵紐帶，對行業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品技術水平有重要影響。

可以說，誰掌握了EDA，誰就有了芯片領域的主導權?？v觀近幾年來由于中美貿易戰(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，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“開花結果”

在去年7月，中國科學院大學公布了首期“一生一芯”計劃成果，共有5位2016級本科生參與并主導完成一款64位RISC－V處理器SoC芯片設計并實現(xiàn)流片，芯片能成功運行Linux操作系統(tǒng)以及學生自己編寫的國科大教學操作系統(tǒng)UCAS－Core?！叭绾卧u價中國科學院大學（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)友的關注和談論，熱度居高不下。

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培養(yǎng)這5個學生，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)于電子科技大學信通學院。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”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，國內也有越來越多年輕一代“開花結果”，瞄準“卡脖子”領域，不斷發(fā)力。也希望國內半導體產(chǎn)業(yè)會涌現(xiàn)出越來越多這樣的“后浪”，為國產(chǎn)半導體發(fā)展帶去更多的新鮮血液，助力國產(chǎn)半導體更好的成長。