我院学子在2022第四届集成电路EDA设计精英挑战赛获得佳绩

2022-12-14 综合新闻 浏览量：6864

2022年12月02日至12月03日，第四届“集成电路EDA设计精英挑战赛”全国总决赛于在南京隆重举行。经过总决赛为期两天的激烈角逐，来自南方科技大学深港微电子学院研究生欧阳凌云、杨东恩、王聪组成的“啊对对队”荣获全国二等奖，陈全助理教授荣获优秀指导教师奖。

二等奖获奖名单                     

作为国内首个集成电路电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）专业竞赛，大赛由中国电子学会主办，工业与信息化部产业发展促进中心和集成电路设计自动化产教融合联盟等为支持单位。作为国内EDA领域水平最高，规模最大的竞赛，今年大赛共邀请到华为海思、芯华章、新思科技、华大九天、比昂芯、概伦电子、国微思尔芯、安路科技、行芯、鸿芯微纳等EDA知名龙头企业，围绕企业自身技术需求和探索方向进行命题，赛题方向主要围绕在工业场景下的EDA问题的挑战与困难，在前两年赛题的基础上，进行了迭代优化，既帮助企业解决研发痛点，同时通过提供高水平的赛题和Benchmark以促进学术界人才培养和技术研究。

本次大赛于2022年7月正式启动，共有来自清华大学、北京大学、上海交通大学、复旦大学、加州大学洛杉矶分校、英属哥伦比亚大学、中山大学、南方科技大学、东南大学、南京大学、香港中文大学等国内外81所高校457支队伍，共1000+名高校学生报名参赛。经初赛评审，共有182支队伍，四百多名学生入围总决赛，其中硕博比例近80%。

指导老师与参赛队员

我校参赛队的参赛题目为“大规模电源地网络瞬态仿真的分布式并行加速”，该赛题由深圳市比昂芯科技有限公司提供。电源/地网络瞬态仿真主要用于芯片的电源/信号完整性分析，是物理设计后端签核的重要环节，一般可以利用 SPICE 类的通用电路仿真工具进行。但电源/地网络规模在先进节点下已经到达千万甚至亿级规模，传统仿真工具耗时极长，往往需要数天甚至数周的仿真时间，严重制约设计效率。分布式并行是 EDA 解决速度瓶颈的一个重要方向，同时也是 EDA 工具部署云端平台的关键技术。分布式计算把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给多个计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。这样就可以节约整体计算时间，大大提高计算效率。本赛题给出电源/地网络网表样例，希望参赛者能够开发出基于分布式并行加速（例如 MPI（message passing interface）等）的电路仿真程序，有效地提高仿真速度、减少单台计算机的计算负载，从而提高总体仿真效率。

获奖作品介绍

本次比赛中，在陈全老师的指导下，参赛作品采用了一种新的指数积分算法（EI）。指数积分方法旨在取代后向欧拉和梯形方法等传统线性多步积分方法，以提高大规模瞬态电路仿真的性能，EI基于矩阵形式的常微分方程指数，有着和SPICE 梯形积分同样的稳定性，但EI 的时间步长不受泰勒展开式引入的局部阶段误差的影响，因此在相同精度下大幅度加大了时间步长，极大地缩短了时域仿真的时间。与SPICE 的梯形积分法相比，EI 在精度、可并行性以及可变步长等方面均有明显的提升，被广泛认为是下一代电路仿真技术。

    EI算法原理图         

 EI Scaling算法图

本次大赛中涉及到的矩阵达到千万维度，队员们需要仔细设计代码，在满足精度和内存要求的前提下，追求最快的仿真速度。我校参赛队伍本次开发的EISim求解器创新性地结合了EI算法和线性缩放（scaling）特性，巧妙地解答了本次赛题。在EI算法具有高精度与仿真步长大的基础之上，再基于EI算法中特有的Krylov子空间投影矩阵不变性，通过步长缩放进行分布式并行处理。与传统方法相比，EISim只需要在少数时刻点构建新的Krylov子空间，可以大幅增大仿真步长，降低仿真步数，再利用步长缩放方法并行计算出其它特定时刻点的仿真结果，极大地提高了总体的仿真效率。