在硅片上規(guī)劃“晶體管居民”的居住藍(lán)圖，構(gòu)建它們之間瞬間通信的“高速路網(wǎng)”——這堪稱人類工程學(xué)史上最精密的微縮城市規(guī)劃。而完成這項規(guī)劃所必需的高端EDA工具，尤其其中的物理設(shè)計(布局布線)環(huán)節(jié)，長期被國際巨頭主導(dǎo)，導(dǎo)致國內(nèi)市場超過95%依賴進(jìn)口。
面對高端EDA工具長期受制于人、產(chǎn)業(yè)發(fā)展命脈懸于他人的嚴(yán)峻現(xiàn)實，西南科技大學(xué)的一項科研成果正悄然改變這一困局——成功研發(fā)出“數(shù)字芯片EDA布局布線智能工具”，破解芯片產(chǎn)業(yè)最核心難題的智能“手術(shù)刀”，現(xiàn)已進(jìn)入中試階段。
1月26日，記者走進(jìn)西南科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院的實驗室里，西南科技大學(xué)核環(huán)境安全技術(shù)創(chuàng)新中心副主任俞文心的電腦屏幕上，跳動的芯片布局參數(shù)密密麻麻，每一條線條的優(yōu)化、每一個節(jié)點的調(diào)整，都承載著科研團(tuán)隊破解芯片產(chǎn)業(yè)“卡脖子”難題的執(zhí)著。
“EDA被譽(yù)為‘芯片之母’，是電子設(shè)計的基石產(chǎn)業(yè)，其物理設(shè)計環(huán)節(jié)的布局布線，相當(dāng)于為芯片內(nèi)上千億顆晶體管安置‘房屋住宅’以及繪制‘交通路網(wǎng)’，布局布線的質(zhì)量直接決定芯片的性能、功耗與可靠性。”俞文心指著屏幕上的算法模型介紹，他們攻克的布局布線環(huán)節(jié)，正是芯片物理設(shè)計中最薄弱、最關(guān)鍵的一環(huán)。
研發(fā)之路并非坦途。最初，團(tuán)隊最大的瓶頸，是如何讓“聰明但黑盒”的AI模型，遵守芯片物理設(shè)計中成千上萬條“死板但不可違背”的規(guī)則，實現(xiàn)智能優(yōu)化與物理約束的平衡。
“我們曾走過彎路，試圖讓AI包攬一切，結(jié)果屢屢碰壁。”俞文心回憶，最終團(tuán)隊回歸問題本質(zhì)，不再將AI視為“萬能藥”，而是作為增強(qiáng)核心物理模型的“催化劑”。
歷經(jīng)無數(shù)次試驗，團(tuán)隊將芯片布局的密度、線長、時序等約束，重新翻譯成AI模型能理解的數(shù)學(xué)語言和特征，設(shè)計出獨特的混合優(yōu)化框架——用解析法快速鎖定優(yōu)質(zhì)解空間，再讓AI在空間內(nèi)精細(xì)尋優(yōu)，成功破解“智能與規(guī)則”的矛盾。團(tuán)隊提出的ePlace算法，斬獲多項EDA領(lǐng)域國際頂級會議論文大獎，成為近十年數(shù)字芯片布局算法迭代的核心基礎(chǔ)。
目前，這項科技成果已完成原型研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)測試驗證，進(jìn)入“工程化應(yīng)用驗證與產(chǎn)品化推進(jìn)”的關(guān)鍵階段——
團(tuán)隊已與四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司達(dá)成合作，將針對其某型機(jī)載光電探頭的核心圖像處理芯片進(jìn)行自主化替代驗證。現(xiàn)有商用芯片在性能與能效上已遇瓶頸，而機(jī)載設(shè)備對高性能、低功耗、高可靠性的要求極端苛刻。
團(tuán)隊的智能工具將負(fù)責(zé)優(yōu)化專用芯片的布局布線，目標(biāo)是在專用芯片設(shè)計上，在提升性能超20%的同時，將功耗降低20%以上，為國產(chǎn)高端裝備打造一顆更強(qiáng)健、更高效的“自主芯”。
展望未來，俞文心勾勒出清晰的藍(lán)圖：以自主研發(fā)的核心算法為引擎，以EDA云平臺商業(yè)化落地為翅膀，推動國產(chǎn)EDA工具從“可用”堅實邁向“好用”。
技術(shù)上，將持續(xù)融合大語言模型等前沿AI，讓工具更“智能”;
服務(wù)模式上，構(gòu)建“按需使用、按量付費”的EDA云平臺，像使用云計算一樣，顯著降低高端芯片設(shè)計工具的門檻與成本。為國產(chǎn)芯片設(shè)計的降本增效與普惠創(chuàng)新，提供關(guān)鍵助力。（記者 尹秦 王澤宇）
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