EDA全球冠军！ICCAD 2021华中科技大学战队夺CAD Contest布局布线算法竞赛第一

11月8日，据华中科技大学官微发布消息称，在11月4日结束的EDA领域国际会议ICCAD 2021上，华中科技大学计算机学院吕志鹏教授团队获得了CAD Contest布局布线（Routing with Cell Movement Advanced）算法竞赛的第一名。

11月9日下午，“中国团队拿下EDA全球冠军”这一消息冲上微博热搜，人民日报也为之转发点赞。

　　来源：微博截图

首次参赛就获得第一

EDA是电子设计自动化英文Electronic design automation的缩写，是指包括电路系统设计、系统仿真、设计综合等一整套自动化流程。EDA是电子设计的基石产业，也被誉为“芯片之母”。报道称，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、Siemens EDA、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。

本届CAD Contest算法竞赛共有来自12个国家/地区的137支队伍参与，包括众多国内外知名高校与研究机构，如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。

报道称，本届竞赛的布局布线问题作为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。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。

图自：华中科技大学官网

吕志鹏教授团队所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。

　　CAD Contest布局布线算法竞赛第一名证书（图自：华中科技大学官微） 

据悉，今年是该团队首次参加ICCAD竞赛。这支实力雄厚的参赛团队非常年轻，平均年龄仅24岁，包括苏宙行博士，硕士研究生罗灿辉、梁镜湖和谢振轩。其中，谢振轩、梁镜湖均生于1999年，罗灿辉生于1998年。

“能得到这个成绩非常不容易。往年我们没有过多关注芯片设计领域，都不知道有这项比赛。这次和我们一起比拼的是国内外顶尖团队，他们中的大多数是该赛事的‘老将’，经验和积累都丰富得多。”研二学生罗灿辉说，在备赛期间，为了测试出最优方案，团队成员上百次测试，在每一次试错中前进一小步。

报道称，导师吕志鹏关注芯片领域不到三年。在此之前，他主攻算法研究，2018年，他带领实验室里一群计算机专业出身、毫无任何芯片背景的“热心群众”，跳进了芯片主战场。年轻团队首次参赛即夺冠，背后是实验室团队40余年的积累。

　　获奖团队成员合影（图自：华中科技大学官网）

“我们深知，要想把科研成果写在祖国大地上，绝不能停留在学术研究的表面，一定要结合实际应用并落地。我们希望借助研究所数十年的积累与传承，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掌握核心技术的人才。”吕志鹏说。他介绍说，从实验室创始人黄文奇教授开始，就格外注重对学生在精神和专业上的引导。从成立至今，实验室多次获得国际算法竞赛全球前三名。

国产EDA“多点开花”

从市场规模看，百亿美金的EDA市场构筑了整个电子产业的根基，支撑起万亿美金的电子产业。“谁掌握了EDA，谁就有了芯片领域的主导权。但是，EDA却是国内半导体产业被“卡脖子”环节之一。招商证券研报显示，全球前三大EDA厂商占据近70%的市场份额，而且巨头的成长史就是一部企业并购史，竞争力不断加强；主流工具对比方面，海外三巨头Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家均有数字/模拟全流程设计工具。

招商证券电子行业首席分析师鄢凡团队在研报中称，国内EDA公司经过发展起伏期，已经逐渐进入正轨，在社会资本和国家政策双重激励下，以及当前国产替代的产业环境中，半导体全产业链有望协同发展，共同支持和打造全流程的国产化EDA工具。从海外EDA行业的发展路径看，EDA的发展需要半导体行业制造、设计、封装等各个环节的协同合作，方能打造出完善的全流程EDA工具链。

申万宏源认为，国内EDA行业目前呈现“多点开花”的局面，少数公司实现了特定领域的全流程覆盖，大部分公司聚焦某个点工具。

目前除了已经确定将于深交所创业板上市的华大九天，还有几家本土EDA公司正在冲刺A股上市。据申万宏源梳理，华大九天已成为名副其实的国内EDA第一股，2020年营收4.15亿元，已经成为本土收入体量最大的厂商，其他公司均处于1亿元-2亿元体量。2020年思尔芯、广立微、概伦电子分别为1.33亿元、1.24亿元、1.37亿元，芯愿景2019年收入1.60亿元。2020年各家公司均实现盈利，除华大九天刚突破1亿元利润，其他厂商利润均达几千万元。大部分公司的收入增长都达50%甚至翻倍。

招商证券认为，随着摩尔定律的延续以及后摩尔时代的新兴技术形态的出现，叠加国内半导体产业克服“卡脖子”技术的迫切需求，国产EDA有望在国内半导体产业链上下游通力合作下迎黄金时代，能提供优质点工具或具有产品平台化整合潜力的国内EDA公司可能破局。

责编：Luffy Liu

本文内容参考华中科技大学官网、人民日报、中证网、CNMO