破百億晶體管難題，南大錢超團(tuán)隊(duì)斬獲EDA頂會(huì)最佳論文，引領(lǐng)AI領(lǐng)域新革命
在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為多達(dá)百億量級(jí)晶體管設(shè)計(jì)最優(yōu)布局，一直是一個(gè)難解的技術(shù)難題。近日，南京大學(xué)人工智能學(xué)院的LAMDA組錢超教授團(tuán)隊(duì)在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）領(lǐng)域的頂級(jí)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議DATE 2025上發(fā)表的論文「Timing-Driven Global Placement by Efficient Critical Path Extraction」，以其創(chuàng)新的時(shí)序驅(qū)動(dòng)布局方法，巧妙地將效率和精度統(tǒng)一起來(lái)，成功解決了這一難題，并獲得了最佳論文獎(jiǎng)。這一突破性的研究成果，無(wú)疑為AI領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)新的革命。
首先，讓我們了解一下EDA行業(yè)的重要性。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）是芯片設(shè)計(jì)的基石產(chǎn)業(yè)，被譽(yù)為「芯片之母」。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片設(shè)計(jì)行業(yè)對(duì)EDA工具的需求日益增長(zhǎng)。而布局是芯片設(shè)計(jì)流程中的關(guān)鍵步驟之一，直接影響到芯片的性能、功耗、面積等多個(gè)方面。因此，如何設(shè)計(jì)出最優(yōu)的布局方案，一直是芯片設(shè)計(jì)行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。
在此背景下，南大錢超團(tuán)隊(duì)的研究成果可謂振奮人心。他們提出了一種全新的時(shí)序驅(qū)動(dòng)布局方法，將效率和精度統(tǒng)一起來(lái)。該方法的核心在于「智能關(guān)鍵路徑提取」技術(shù)，能夠快速定位需要優(yōu)化的關(guān)鍵路徑，將分析速度提升了6倍。這一創(chuàng)新方法相較于傳統(tǒng)的基于線網(wǎng)的加權(quán)方案，在時(shí)序分析中實(shí)現(xiàn)了6倍加速，同時(shí)還能精確捕捉時(shí)序違例路徑上的引腳對(duì)來(lái)建模時(shí)序信息，顯著提升時(shí)序指標(biāo)的同時(shí)，幾乎不造成整體線長(zhǎng)的損失。
更為值得一提的是，該論文在ICCAD-2015競(jìng)賽數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了廣泛的對(duì)比，相較于最先進(jìn)的開源布局算法DREAMPlace 4.0，在TNS指標(biāo)上達(dá)到了60%的平均提升。這一顯著提升無(wú)疑證明了南大錢超團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)越性。
然而，這一成果的取得并非一蹴而就。錢超教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期努力，希望能夠建立起相應(yīng)理論基礎(chǔ)，并對(duì)算法設(shè)計(jì)給出指導(dǎo)。他們?cè)?019年出版的專著《Evolutionary Learning: Advances in Theories and Algorithms》中，總結(jié)了他們?cè)谠摲较蛏线^去二十年的主要工作。這種對(duì)理論研究的重視和投入，無(wú)疑為團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。
除了理論支持，南大錢超團(tuán)隊(duì)還基于長(zhǎng)期理論研究，設(shè)計(jì)出了多個(gè)原創(chuàng)領(lǐng)先算法。這些算法針對(duì)芯片設(shè)計(jì)中的復(fù)雜優(yōu)化問題，如宏元件布局、全局布局、宏元件布局問題等，取得了顯著的提升。例如，團(tuán)隊(duì)在NeurIPS’23發(fā)表的工作「Macro Placement by Wire-Mask-Guided Black-Box Optimization」，通過訓(xùn)練策略對(duì)已有布局進(jìn)行高效微調(diào)，在時(shí)序和擁塞等指標(biāo)上均取得了一致的顯著提升；在DAC’25發(fā)表的工作「ReMaP: Macro Placement by Recursively Prototyping and Periphery-Guided Relocating」將大量專家知識(shí)引入算法，優(yōu)化了宏元件和標(biāo)準(zhǔn)元件的數(shù)據(jù)流，更加符合工業(yè)界的實(shí)際需求。
這些技術(shù)在華為海思落地驗(yàn)證，攻克了華為「EDA 專題難題：超高維空間多目標(biāo)黑盒優(yōu)化技術(shù)」，將芯片寄存器尋優(yōu)效率平均提升22.14倍等。這些成果不僅展示了南大錢超團(tuán)隊(duì)的實(shí)力，也表明了他們?cè)谕苿?dòng)AI技術(shù)在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用方面做出了重要貢獻(xiàn)。
總的來(lái)說，南大錢超團(tuán)隊(duì)在DATE 2025上的突破性成果，無(wú)疑為AI領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)新的革命。他們的創(chuàng)新方法和領(lǐng)先算法，不僅提升了芯片設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，也為其他領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路和可能。我們期待他們?cè)谖磥?lái)的研究中取得更多的突破性成果，為推動(dòng)人工智能的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
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