CADContest布局布线（RoutingwithCellMovementAdvanced）算法竞赛夺冠

长江日报讯 11月4日，华中科技大学传来喜讯。在今年EDA（电子设计自动化）领域的国际会议ICCAD 2021（International Conference on Computer Aided Design）上，该校计算机学院人工智能与优化研究所主任吕志鹏带队平均年龄24岁的年轻团队计算机辅助设计指的是，在CAD竞赛（Routing with Cell Movement Advanced）算法竞赛中获得世界第一。

华中科技大学的年轻团队不仅首次夺得冠军，而且团队设计的算法在所有测试实例的比赛中均取得了最好的成绩。

参赛队伍合影

大赛获奖证书：布局布线算法大赛第一名

致力于解决芯片行业最棘手的问题

EDA（Electronic Design Automation）技术是指包括电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB版图设计和制版在内的一整套自动化流程。它是电子设计的基石产业，被誉为“芯片之母”。从市场规模来看计算机辅助设计指的是，百亿美元的EDA市场奠定了整个电子产业的基础，支撑着万亿美元的电子产业。“谁掌握了EDA，谁就在芯片领域占据主导地位。”

ICCAD会议始于1980年，是EDA领域历史最悠久的顶级学术会议之一。其中，CAD竞赛布局与布线算法大赛是历史最悠久、最具权威性、影响力最大的标志性赛事之一，长期以来受到国际学术界和工业界的广泛关注。

吕志鹏介绍，本次大赛连接了学术界和产业界，国际行业顶级IC设计公司直接出题，针对IC产业面临的最紧迫、最难的实际问题。作为EDA芯片后端物理设计中最重要的环节，本次比赛的布局布线问题直接影响到芯片的功耗、面积、延迟等性能指标。

本次比赛3D芯片布局布线示意图

从 100 多个全球顶级团队中脱颖而出

本次CAD Contest算法大赛共有来自12个国家/地区的137支队伍参加，其中包括加州大学伯克利分校、东京大学、台大、中国大学等国内外多所知名大学和研究机构香港大学、复旦大学等

吕志鹏介绍，EDA作为我国“卡脖子”的关键技术之一，主要在于算法，其核心问题通常在算法上具有极高的计算复杂度，即NP-hard问题。本次比赛的布局和路由问题涉及到许多经典的 NP-hard 问题，例如图着色、集合划分和二次分配。这是一个将计算复杂度理论研究与实际工业应用相结合的典型场景。

其中，布局过程需要在给定的长方体空间内放置一系列电路单元，布线过程需要将属于同一网络的单元管脚用导线连接起来。竞争算法需要考虑空间容量、电压面积、最小走线层、金属层走线方向等诸多现实约束，确定芯片中各个单元的位置，同时规划一条信号传输路径，无需每个网络的短路和开路。使导线的加权总长度最短。

芯片设计的复杂性

鼓励年轻团队有勇气解决世界问题

华中科技大学的参赛队伍非常年轻。团队成员谢振轩和梁靖虎都是1999年出生的，罗灿辉则是1998年出生的。这场比赛我们不知道，这次我们是和国内外顶级强队比赛，而且大部分都是来自这次比赛的‘老将’，经验和积累要丰富得多。” 研究生二年级罗灿辉说，准备期间，为了检验最优方案，团队成员进行了数百次测试，每次试错都向前迈出了一小步。

《青春》不仅仅因为年龄，导师吕志鹏专注于芯片领域还不到三年。在此之前，吕志鹏专注于算法研究，其成果主要应用于云计算、先进制造、航空航天、5G通信等领域。2018年，他带领实验室里一群计算机专业、没有芯片背景的“热心人”，跳进了芯片的主战场。

这支年轻的队伍在比赛中首次夺冠，背后是实验室团队40多年的积淀。吕志鹏介绍，自实验室创始人黄文琪教授以来，他特别注重对学生的精神和专业指导。“我们实验室的传统是正视当今世界的大问题，不做小问题，不跟老外修改问题。”

实验室创始人黄文琪教授

实验室自成立以来，一直专注于解决NP-hard问题的算法和工业应用，多次获得全球算法竞赛前三名。据介绍，早在1979年，黄文奇教授在国际上首次提出求解NP-hard问题的拟人化方法，为NP-hard问题的现实求解开辟了一条新的技术路线，并参与1996年在第三届SAT.Problem Fast Algorithm国际比赛中获得第一名。

“我们很清楚，要在祖国大地上写出科研成果，就不能停留在学术研究的表面，而要结合实际应用去落实。我们希望用研究所几十年的积累“在NP-hard问题求解算法方面。通过传承，一方面赋能中国企业解决EDA‘卡脖子’问题，另一方面为国家培养更多具有核心技术的人才。” 吕志鹏说。（记者陈晓彤通讯员赵娜）