在11月4日結(jié)束的EDA（電子設(shè)計自動化）領(lǐng)域的國際會議ICCAD 2021（計算機輔助設(shè)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布局布線（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會議始于1980年，是EDA領(lǐng)域歷史最悠久的頂級學術(shù)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(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)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(wù)場景，涵蓋集成電路設(shè)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CAD Contest算法競賽共有來自12個國家/地區(qū)的137支隊伍參與，包括眾多國內(nèi)外知名高校與研究機構(gòu)，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。

EDA是電子設(shè)計的基石產(chǎn)業(yè)，也被譽為“芯片之母”。本屆競賽的布局布線問題作為EDA芯片后端物理設(shè)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(nèi)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(quán)總長度最短。呂志鵬教授團隊所設(shè)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(diào)整最優(yōu)移動區(qū)域識別等多項關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)了突破。根據(jù)ICCAD 2021會議公布的競賽結(jié)果，該團隊所設(shè)計的算法在所有測試算例上均達到了競賽中的最優(yōu)結(jié)果。據(jù)悉，今年是該團隊首次參加ICCAD競賽。

EDA作為我國“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)之一，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，即為NP難問題。本次競賽的布局布線問題，涉及了圖著色、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(jīng)典的NP難問題，是計算復雜性理論研究與實際工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的典型場景。

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(yīng)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。