在11月4日結束的EDA（電子設計自動化）領域的國際會議ICCAD 2021（計算機輔助設計國際會議）上，華中科技大學計算機學院呂志鵬教授團隊獲得了CAD Contest佈局佈線（Routing with Cell Movement Advanced）演算法競賽的第一名。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會議始於1980年，是EDA領域歷史最悠久的頂級學術會議之一，其中CAD Contest演算法競賽作為會議的標誌性事件，長期以來受到國際學術界與工業界的廣泛關注。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務場景，涵蓋積體電路設計、製造與測試等環節中的核心演算法難題，如邏輯綜合、佈局佈線、等價驗證、時序分析等。本屆CAD Contest演算法競賽共有來自12個國家/地區的137支隊伍參與，包括眾多國內外知名高校與研究機構，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是電子設計的基石產業，也被譽為“晶片之母”。本屆競賽的佈局佈線問題作為EDA晶片後端物理設計中最重要的環節，直接影響晶片的功耗、面積、時延等各項效能指標。其中，佈局過程需將一系列電路單元放置於給定的長方體空間中；而佈線過程則需將屬於同一個網的單元引腳用導線連線起來。參賽演算法需要在考慮空間容量、電壓區、最小布線層、金屬層佈線方向等眾多真實約束的情況下，確定每個單元在晶片內的位置，並同時為每個網規劃無短路、無斷路的訊號傳輸路徑，使得導線的加權總長度最短。呂志鵬教授團隊所設計的啟發式最佳化演算法，在冗餘導線檢測、佈線環路消除、並行化鄰域評估加速、佈局調整最優移動區域識別等多項關鍵技術上實現了突破。根據ICCAD 2021會議公佈的競賽結果，該團隊所設計的演算法在所有測試算例上均達到了競賽中的最優結果。據悉，今年是該團隊首次參加ICCAD競賽。
EDA作為我國“卡脖子”關鍵技術之一，難點主要在於演算法，其核心問題在演算法上通常具有極高的計算複雜度，即為NP難問題。本次競賽的佈局佈線問題，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典的NP難問題，是計算複雜性理論研究與實際工業應用相結合的典型場景。
呂志鵬教授所在實驗室自成立至今的40餘年來，一直聚焦於NP難問題的求解演算法與工業應用研究，曾多次獲得國際演算法競賽全球前三名，如：2021年GECCO“最優相機佈局與集合覆蓋”國際演算法競賽第一名；2021年ISPD“晶圓級物理建模”切分佈局佈線國際演算法競賽第三名；2020年GECCO“最優相機佈局與集合覆蓋”國際演算法競賽第一名；2018年SAT國際演算法競賽第三名；2017年SAT國際演算法競賽第一名；2016年ROADEF/EURO“液化氣庫存路由”國際演算法挑戰賽第三名；2010年國際護士排班演算法競賽第三名；2008年國際大學排課表演算法競賽第二名等。
