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芯片制造——敏捷设计与开源EDA之路!|YEF2021技术论坛特稿
2021-05-13 阅读量:1499 小字

CCF青年精英大会(YEF2021)于5月13-15日在沈阳举办,作为计算领域面向青年技术精英的年度行业盛会,YEF每年都针对科技、社会热点问题邀请院士等国内外顶级专家学者、企业精英作大会特邀报告,同时设有大会论坛、思想秀、科技创业秀以及涵盖多个热门领域的专题论坛,百余位学术界、产业界专家将在大会各项议程上分享前沿成果和观点,并就重要话题进行深度探讨、思辨。其中 “芯片制造”和“敏捷设计与开源EDA”就是本次大会针对当前科技界的重大热门话题专门举办的技术论坛

随着AI、5G通信以及云计算等专用计算领域的发展,面向专用计算领域的计算机体系结构也进入了新的黄金时代。2019年国际计算机体系结构旗舰会议ISCA的远景研讨会上,包括图灵奖得主David Patterson教授在内的多位美国工程院院士,以及来自MIT、UC Berkeley、UCSD、Stanford、Google、Nvidia、DARPA等顶尖大学、企业和政府机构的专家聚焦讨论了“面向下一代计算的敏捷开放硬件(Agile and Open Hardware for Next-Generation Computing)”的前沿热点,各界已经形成共识,积极投入研发,共同开拓这一黄金时代。描绘这一黄金时代的两支重要画笔就是开源硬件(芯片)与敏捷开发。

敏捷开发是如何构建全自动化(无人干预)、24小时完成全系统硬件设计的EDA工具链的呢?除了使用并行优化、采用机器学习方法之外,EDA也已转向依靠开源社区的模式来解决复杂的设计难题,同时降低开发成本。国内EDA技术一直是一项软肋,本土EDA企业尚未发展壮大,如何应对开源EDA这一新的技术形态与生态模式呢?

在此背景下,5月14日下午的YEF2021技术论坛【芯片智造——敏捷设计与开源EDA之路!】将展示这一领域的最新进展,并讨论国内EDA学术和产业如何在这一既存在竞争、需要贡献,又能有极大回报的社区中寻找合适的位置。论坛结束后,将组织相关专家酝酿开源EDA领域的开放学术问题列表。

作为论坛的一项议程,CCF YOCSEF上海将举办开源EDA工具链白皮书闭门发布会。

本论坛由CCF主办,CCF YOCSEF上海学术委员会承办,CHINADA、ACM/SIGDA华东分会、上海交通大学、浙江大学、上海理工大学协办。论坛筹备工作得到了ACM/SigDA华东分会会长、浙江大学卓成教授的大力支持。

本论坛将着重研讨如何构建完整的EDA开源工具链,实现”设计过程中无人干预”的能力,让混合信号集成电路、多集成电路模块系统级封装和印刷电路板等复杂电子技术实现短时间(24小时)无需专家进行手工设计,走出一条具有中国特色的开源EDA软件之路。本论坛还与大会论坛《青科看未来:计算机体系结构的新黄金时代》,以及CCF YOCSEF总部组织的《中国开源困境突破之路》论坛相互呼应,共同思考中国计算系统软硬件的整体发展道路。



现将有关事宜通知如下:


执行主席:
蒋力,上海交通大学计算机科学与工程系副教授;

裴颂文;上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授;

论坛组织:CCF YOCSEF上海,chinaDA,ACM/sigDA华东分会


会议主题:开源EDA工具链的中国特色之路

会议时间:2021年5月14日(周五)下午1点-5点

 会议地点:沈阳新都绿城喜来登酒店(浑南区沈中大街101-1号)多功能2厅


活动议程:

13:00-13:50

Keynote: Toward Agile and Open Electronic Design Automation,

David Z. Pan, Silicon Labs Chair Professor, The University of Texas at Austin

13:50-14:00

开源芯片敏捷设计

包云岗,中科院计算所 研究员,副所长

14:00-14:20

面向EDA探索与实践

解壁伟   鹏城实验室&中科院计算所 助理研究员

14:20-14:40

EDA开源组件   

陈刚   南京EDA创新中心 研发副总经理

14:40-15:00

深度学习辅助布局布线优化

林亦波   北京大学 助理教授

15:00-15:20

宽电压近阈值设计方法学研究与开源EDA

闫浩   东南大学 讲师

15:20-15:40

多逻辑域自动综合工具研究进展 

储著飞  宁波大学 副教授

15:40-15:50

茶歇

15:50-17:00

思辨议题:开源EDA何去何从?

1.开源和闭源的共生关系?

2.如何打通开源的闭环?

3.开源EDA的可持续性发展?

主持:罗国杰 北京大学;

嘉宾:包云岗,陈刚,林亦波,闫浩,储著飞,周斌,胡直峰(华为)

20:00-22:00

闭门会议:主持 卓成 浙江大学;

开源EDA工具链白皮书筹备会


会议微信群:


会务组联系人:蒋力、卓成、裴颂文

会务组电子邮件:swpei@usst.edu.cn


执行主席:

蒋力:



上海交通大学副教授,博导。上海期智研究院PI。分别于上海交通大学与香港中文大学获得学士与博士学位。从事计算机体系架构与芯片设计自动化(EDA)研究。在DAC,ISCA,Micro,TCAD,TC与TVLSI等国际会议和期刊上发表论文 60 余篇。2010曾获 ICCAD 最佳论文提名。据 IEEE 数字图书馆统计,五篇论文在其会议所收录的所有论文中引用数排前 5%。研究成果被写入IEEE P1838标准。曾获IEEE ATS 2014最佳博士论文奖,IEEE芯片测试技术委员会E. J. McCluskey Doctoral Thesis Award亚洲区第一名。ACM上海新星奖。CCF集成电路Early Career Award。IET Computer & Digital Techniques,Elsevier Integration, the VLSI Journal编委。CCF高级会员,CCF杰出演讲者,CCF YOCSEF上海候任主席,CFTC2021程序委员会主席,ChinaDA发起人,ACM/SigDA华东分会副会长。



裴颂文:


上海理工大学教授,博士生导师,IEEE Senior Member,CCF高级会员,上海市浦江人才,借调任上海理工大学科技发展研究院副院长。获上海市科技进步奖(第一完成人),上海理工大学教学成果二等奖(第一完成人)。曾挂任杨浦区科学技术委员会副主任,美国加州大学尔湾分校访问学者(2013.07-2015.08),澳大利亚昆士兰科技大学高级访问学者,任CCF YOCSEF上海副主席,CCF计算机工程与工艺专委会常委,CCF计算机体系结构专委会常委,上海市计算机学会(SCS)体系结构专委会副主任,SCS普适计算与嵌入式系统专委会副主任等。主要从事智能计算、异构计算、深度学习等领域研究,获上海市浦江人才等基金资助。在IEEE Trans. on SMC、 Information Sciences、ACM Trans. on Internet Technology、中国科学、计算机学报、ISPA、COMPSAC、ICA3PP等发表学术论文60余篇,其中ESI高被引论文1篇,合著技术专著1部,中国发明专利15项,美国发明专利2项。



闭门会议主持人:

卓成:


浙江大学“百人计划”A类研究员、博导,美国圣母大学访问教授,日本大阪大学客座教授,浙江省特聘专家,IEEE高级会员,IET Fellow。于浙江大学竺可桢学院获学士学位,电子科学与技术专业获硕士学位,美国密歇根大学-安娜堡计算机科学与工程专业获得博士学位,主要研究领域为集成电路设计和设计自动化,包括3D芯片,深度学习算法及硬件加速,低功耗设计,电源及信号完整性等,具有多年研究和工业界相关经验。曾获得ACM SIGDA技术领袖奖,DAC'16、CSTIC'18,ICCAD'20等多个最佳论文提名,2017年JSPS Invitation Fellowship, 2018年DAC系统设计大赛第二名,2019年DAC系统设计大赛第三名,2019年信息学部青年创新奖。迄今共发表100余篇业内国际知名期刊和会议论文,及一本英文专著章节,包括IEEE TED,IEEE TVLSI,IEEE TCAD,DAC,ICCAD,AAAI等。作为项目负责人承担了国自然科学基金重点和面上项目、科技部重点研发计划、浙江省重点研发计划项目等。受邀现任IEEE TCAD,ACM TODAES,Elsevier Integration, the VLSI Journal编委,IET Cyber Physical System: Theory & Application客座编委。


嘉宾简介:

David Z. Pan

David Z. Pan is a Professor and holder of Silicon Laboratories Endowed Chair at the Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Austin.  His research interests include bidirectional AI and IC interactions, electronic design automation, design for manufacturing, hardware security, and CAD for analog/mixed-signal ICs and emerging technologies. He has published over 400 refereed journal/conference papers and 8 US patents. He has served in many journal editorial boards and conference committees, including various leadership roles such as ICCAD 2019 General Chair, ASP-DAC 2017 TPC Chair, and ISPD 2008 General Chair. He has received many awards, including SRC Technical Excellence Award, 19 Best Paper Awards (ISPD 2020, ASP-DAC 2020, DAC 2019, GLSVLSI 2018, VLSI Integration 2018, HOST 2017, SPIE 2016, ISPD 2014, ICCAD 2013, ASP-DAC 2012, ISPD 2011, IBM Research 2010 Pat Goldberg Memorial Best Paper Award in CS/EE/Math, ASP-DAC 2010, DATE 2009, ICICDT 2009, SRC Techcon in 1998, 2007, 2012 and 2015), DAC Top 10 Author Award in Fifth Decade, ASP-DAC Frequently Cited Author Award, Communications of ACM Research Highlights, ACM/SIGDA Outstanding New Faculty Award, NSF CAREER Award, IBM Faculty Award (4 times), and many international CAD contest awards. He has graduated 37 PhD students and postdocs who have won many awards, including the First Place of ACM Student Research Competition Grand Finals in 2018, ACM/SIGDA Student Research Competition Gold Medal (three times), ACM Outstanding PhD Dissertation in EDA Award (twice), EDAA Outstanding Dissertation Award (twice), etc.  He is a Fellow of IEEE and SPIE.

题目:Toward Agile and Open Electronic Design Automation


摘要:

This talk will present some recent trends and efforts toward agile and open EDA, in particular leveraging AI/machine learning with domain-specific customizations. I will first show how we leverage deep learning hardware and software to develop a new open-source VLSI placement engine, DREAMPlace [DAC’19 Best Paper Award, TCAD 2020], which is around 40x faster than the previous state-of-the-art academic global placer with high quality. I will then present the open-source MAGICAL 1.0 leveraging both machine and human intelligence to produce fully automated analog layouts from netlists to GDSII with a silicon-proven 40nm 1GS/s ∆Σ ADC [CICC’21]. I will further show how we leverage recent AI breakthrough in generative adversarial network (GAN) to develop end-to-end lithography modeling with orders of magnitude speedup [DAC’19 Best Paper Candidate, ISPD’20 Best Paper Award], which can help design technology co-optimization and manufacturing closure. Challenges and opportunities will be discussed.



包云岗


中科院计算所研究员,副所长,兼任先进计算机系统研究中心主任,中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长,RISC-V国际基金会理事。研究方向是计算机系统结构,包括数据中心体系结构、开源处理器芯片敏捷设计等。担任国家重点研发计划、自然基金委、中科院战略性先导科技专项、计算所-华为战略合作项目等重大项目及课题负责人,主持研制多款达到国际先进水平的系统,应用于华为、阿里、微软、英特尔等企业,相关工作发表于ASPLOS、CACM、HPCA、ISCA、NSDI、SIGCOMM等国际一流学术会议与期刊。2016年中国计算机大会特邀大会报告人、ARM2018全球研究峰会三个45分钟特邀大会报告人之一,荣获中科院青年创新促进会优秀会员,获“CCF-IEEE CS”青年科学家奖、共青团中央“全国向上向善好青年”荣誉称号,曾担任YOCSEF总部副主席(2018-2019)。

题目:开源芯片与敏捷设计:现状与趋势

摘要:以RISC-V、Chisel为代表的开源芯片与敏捷设计已经发展了十年,取得了显著进展,但同时也面临一系列新的挑战。本报告将介绍RISC-V与开源处理器生态、敏捷设计方法的发展现状,分享开源芯片生态发展愿景以及学术挑战。


陈刚



清华大学学士,UCLA博士,南京EDA创新中心研发副总经理。陈博士专注于EDA算法,机器学习与人工智能算法,分布式及异构计算等方向的研究。陈博士目前在EDA创新中心主持数字集成电路全流程以及Foundry EDA的研究与开发。


题目:EDA开源组件

摘要:本次报告将介绍开源EDA的数据基础构件openEDI。基于该构件,用户将可以访问完全开源开放、接口丰富、统一高效的数据库,算法库及计算架构,利用高效的内存与符号表管理功能,进行层次化设计和增量设计。由于基于此基础构件开发的EDA工具之间没有数据壁垒,IC芯片的设计者能流畅地在不同设计工具之间切换而不用担心数据丢失,从而提高设计效率。




解壁伟


2018年博士毕业于中科院计算所,后留所从事开源芯片和开源EDA方面的科研工作,现为中科院计算所和鹏城实验室助理研究员。

题目:开源EDA探索与实践

摘要:开源EDA是降低芯片设计门槛,构建开源开放的芯片设计生态体系的重要基础,近年来受到了广泛关注。本报告将介绍我们使用现有开源EDA工具完成开源芯片“果壳”从RTL到GDS全流程设计的过程、经验和心得。“果壳”芯片是中国科学院大学第一期“一生一芯”计划的成果芯片,支持RV64IMAC指令集,单发射9级流水线,支持启动Linux 4.18.0内核和Debian操作系统。评估结果显示,商业EDA工具评估的“果壳”频率为350 MHz,而开源EDA工具设计的“果壳”频率约50MHz。相较商业EDA工具,现有开源EDA工具在综合和布局质量、时序考虑、可布线设计等方面,尚有较大差距,且缺少 fix timing 和物理验证等关键功能。最后,本报告将结合开源EDA工具目前存在的问题,尝试为开源EDA的未来发展提供一些想法和建议。


林亦波


北京大学高能效计算与应用中心助理教授。2013年毕业于上海交通大学微电子系,获得理学学士学位。此后分别于2017年和2018年在美国德克萨斯大学奥斯汀分校电子与计算机工程系获得硕士和博士学位。他曾获2020年国际物理设计专题研讨会(ISPD)、2019年设计自动化大会(DAC)、2018年Integration期刊、2016年SPIE Advanced Lithography会议的最佳论文奖。他目前的研究兴趣包括基于机器学习的设计自动化算法以及GPU/FPGA加速。

题目:深度学习辅助布局布线优化

摘要:芯片物理设计长期存在效率低、收敛慢的问题。深度学习技术的发展为复杂系统的建模和优化提供了新的契机。本报告将以后端步骤中的布局布线优化为切入点,介绍深度学习如何辅助大规模布局布线优化算法中的建模和搜索,提升设计流程收敛效率和求解质量。


闫浩


东南大学电子科学与工程学院国家专用集成电路系统工程技术研究中心讲师,硕士研究生导师。研究方向聚焦于面向宽电压高能效设计的统计静态时序分析和良率分析等设计方法学。近年来主持国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划等项目。在IEEE/ACM DAC,ICCAD等EDA领域发表论文多篇,获ASP-DAC 2021最佳论文提名。指导学生在集电路EDA设计精英挑战赛、国际时序分析竞赛TAU Contest上获奖。

题目:宽电压近阈值设计方法学研究与开源EDA

摘要:宽电压近阈值集成电路设计技术是国际半导体技术路线图(ITRS)公认的逼近能效极限的技术途径,在当今器件尺寸微缩的能效红利减弱且先进工艺可获得性降低的背景下尤为关键。面向宽电压近阈值延时波动剧烈且呈非高斯分布难题,课题组探索统计解析建模时序分析方法和自适应重要采样良率分析方法,降低了分析误差,提高了收敛速度,支撑了宽电压近阈值集成电路的高能效设计。


储著飞


宁波大学副教授,工学博士,博士生导师。2008年毕业于山东大学(威海)电子信息科学与技术系,获得理学学士学位;2011年和2014年在宁波大学通信与信息系统专业分别获得工学硕士和博士学位,随后留校任教。2016年赴瑞士洛桑联邦理工学院开展为期一年的博士后研究工作。2019年在国家自然科学基金委信息科学部短期兼聘。研究方向集中在集成电路设计自动化前端工具的核心研发,逻辑综合工具ALSO(https://github.com/nbulsi/also)已在开源平台开源。先后负责国家自然科学基金、省市科技项目、企事业单位委托的横向课题多项。在IEEE Trans等期刊和国际会议发表论文30余篇,获得中国授权发明专利10余项。

题目多逻辑域自动综合工具研究进展

摘要:逻辑综合作为IC前端设计的重要步骤,将数字电路的高层次描述“综合”成门级网表,寻求约束条件下的电路时序、面积和功耗优化。报告将首先介绍逻辑综合的发展历史,研究对象,术语,逻辑表达等。第二部分将介绍基于不同算符集的综合优化方法,主要是基于与/异或的Reed-Muller逻辑,基于Majority/反相器的多数逻辑,以及基于异或/Majority的混合逻辑综合方法,最后介绍当前逻辑综合研究的现状和发展趋势。


关于ChinaDA:

ChinaDA是由国内集成电路设计、自动化设计、测试和体系结构等学科青年学者自发组织的学术共同体,ChinaDA的使命是推动国内集成电路设计、自动化设计、测试等领域的研究,为青年人搭建同行交流平台,提高本学科在国内科研界的地位。


关于ACM/SIGDA华东分会:

SIGDA全称为设计自动化特别兴趣小组(Special Interest Group on Design Automation),致力于服务全球电子设计自动化领域专业人员和学生,是国际计算机协会ACM旗下的一个重要组织,已有长达50余年的历史。ACM SIGDA华东分会是ACM SIGDA在华东地区的分会组织,主要职责包括赞助或协办EDA等相关重要会议,加强与当地集成电路设计公司的合作,定期组织研讨会,组织学生交流会和举办各种相关竞赛,从而成为学术界和产业界之间的桥梁。

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