华中科大团队斩获EDA国际算法竞赛冠军

获奖团队照片。华中科技大学供图

记者从华中科技大学了解到，在11月4日结束的EDA（电子设计自动化）领域的国际会议ICCAD 2021（计算机辅助设计国际会议）上，该校计算机学院教授吕志鹏团队获得了CAD Contest布局布线（Routing with Cell Movement Advanced）算法竞赛的第一名。团队成员还包括苏宙行博士、研究生罗灿辉、梁镜湖和谢振轩。

EDA是电子设计的基石产业，也被誉为“芯片之母”。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 Contest算法竞赛作为会议的标志性事件，长期以来受到国际学术界与工业界的广泛关注。每届竞赛的赛题均来自Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球著名EDA或半导体公司的真实业务场景，涵盖集成电路设计、制造与测试等环节中的核心算法难题，如逻辑综合、布局布线、等价验证、时序分析等。

布局布线问题作为EDA芯片后端物理设计中最重要的环节，直接影响芯片的功耗、面积、时延等各项性能指标。本次竞赛的布局布线问题，涉及了图着色、集合划分、二次指派、广义指派、斯坦纳树、斯坦纳森林等众多经典的NP难问题，是计算复杂性理论研究与实际工业应用相结合的典型场景。

其中，布局过程需将一系列电路单元放置于给定的长方体空间中；而布线过程则需将属于同一个网的单元引脚用导线连接起来。参赛算法需要在考虑空间容量、电压区、最小布线层、金属层布线方向等众多真实约束的情况下，确定每个单元在芯片内的位置，并同时为每个网规划无短路、无断路的信号传输路径，使得导线的加权总长度最短。

据了解，作为“卡脖子”关键技术之一，EDA的难点主要在于算法，其核心问题在算法上通常具有极高的计算复杂度，即NP难问题。吕志鹏所在的实验室成立40多年来，一直聚焦于NP难问题的求解算法与工业应用研究。此次大赛上，吕志鹏团队设计的启发式优化算法，在冗余导线检测、布线环路消除、并行化邻域评估加速、布局调整最优移动区域识别等多项关键技术上实现了突破。根据ICCAD 2021会议公布的竞赛结果，该团队所设计的算法在所有测试算例上均达到了竞赛中的最优结果。

本届CAD Contest算法竞赛共有来自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、台湾大学、香港中文大学、复旦大学等众多国内外知名高校与研究机构。