什么是EDA全球冠军？EDA全球冠军对我国有什么重大意义？

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，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。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。

什么是EDA？

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。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。

EDA是电子设计的基石产业，也被誉为“芯片之母”。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。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。据悉，今年是该团队首次参加ICCAD竞赛。

EDA对许多人曾经是个非常陌生的概念，但在华为遭遇制 裁后，这个被誉为“芯片设计之母”的产业成了普通人也在谈论的话题———它是芯片领域被“卡脖子”的典型代表，目前的市场份额来看，国内和国际EDA市场由国际三巨头新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）和西门子EDA绝对主导。

EDA全球冠军对我国有什么重大意义？

EDA作为我国“卡脖子”关键技术之一，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，即为NP难问题。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。

在今年缺芯的背景下，恐怕不少人会说是芯片设计公司预约不到晶圆厂的产能帮助其流片，这个答 案说对了一半，对资金实力有限的IC设计公司而言，更害怕的其实是流片失败。
也就是说，预约不到产能只是缺芯下的“特殊问题”，而流片失败则是一个一直存在的普遍问题。毕竟，流片所需的花费不菲，历史上因数次流片失败而倒闭的芯片公司不在少数。
而流片成功与否的关键，就在于前期芯片内部结构的设计是否合理。
过去，设计人员必须手工完成芯片的设计和布线，可随着芯片制程越来越先进，其内部的复杂程度也呈几何级增长，这对IC设计人员来说，不管是工作量还是工作难度都在与日俱增，这就客观要求IC设计人员利用辅助性工具来解决这个问题，EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）也因此产生。
具体来说，EDA是指利用计算机辅助设计软件，完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方式，它能使芯片设计的效率得到数百倍的提升，也因为EDA工具的日臻完善，从而大大减少了芯片设计公司流片失败的概率。
用数据更直白的来看，有专业机构曾做过一个估算，在2011年，一个约4000万美元的SoC设计若不使用EDA工具，其花费会上升至惊人的7亿美元。因此，这个仅占全球集成电路产业规模3%左右的EDA，被誉为芯片设计之母，可以说没有EDA就没有当今高度复杂精密的集成电路。