Spring2021: 芯片设计自动化与智能优化 (Optimization and Machine Learning in VLSI Design Automation)

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课号:04834590

什么是芯片设计自动化(EDA)?先举几个生活中的例子:同学们画图或美颜的时候需要用画图软件或专业图像处理软件,比如Photoshop、美图秀秀软件;动画制作中需要3D建模软件;初音未来出新曲需要Vocaloid调音软件。这些软件通过计算机算法和数学模型提供了非常强大、便捷的功能,比如一键美颜、自动抠图、人声去噪等等,让世上没有难做的艺术。EDA就是芯片设计领域的Photoshop和Vocaloid。它集成了计算机科学、应用数学、集成电路等多个学科的前沿技术,使得百亿晶体管规模的芯片设计和制造成为可能,手机算力可以登月。EDA算法广泛涉及人工智能、动态规划、图论、网络流、数值求解、凸优化等技术,涵盖了各大软硬件、互联网岗位的必要技能。

本课程将向同学们介绍计算机辅助大规模芯片设计的自动化算法,包括:逻辑综合、布局布线、时序分析、基于机器学习的自动化算法等等。本课程不设期末笔试,以平时project/lab为主,主要考察算法设计与创新能力,并鼓励同学们参与国内外EDA竞赛,融入科研成果。对计算机科学、集成电路/微电子同学未来的继续深造或求职均有很大帮助。

DREAMPlaceSequential circuit

Recommended Prerequisite

  • Data structure and algorithms (数据结构与算法)
  • 本课程对数字逻辑设计和物理相关知识要求很低

Course Material (Tentative)

  1. Introduction: from electric symbols to the real physical world (基础背景介绍)

  2. Logic synthesis: manipulating circuit graph (逻辑综合)
    • Logic optimization (逻辑优化)
    • Technology mapping (工艺映射)
  3. Placement: from facility location problem to ASIC placement (布局)
    • Partitioning (分割)
    • Floorplanning (布图规划)
    • Placement (布局)
  4. Routing: from vehicle routing to VLSI routing (布线)
    • Tree generation (布线拓扑树生成)
    • Routing (布线)
    • Track assignment (布线轨道分配)
  5. Timing analysis (时序分析)
    • Wire delay models (互联线延迟模型)
    • Static timing analysis (静态时序分析)
    • Incremental timing and CPPR (递进式分析和悲观路径过滤)
  6. Advanced topics (新兴技术)
    • Machine learning for EDA (机器学习辅助EDA)
    • Distributed computing and hardware acceleration (分布式计算与硬件加速)
    • Design for manufacturability (可制造性设计与优化)
  7. Course project presentation (课程项目展示)

Reference Material

  1. Handbook of Algorithms for Physical Design Automation
    • Charles J. Alpert, Dinesh p. Mehta, Sachin S. Sapatnekar
    • ISBN-10 : 0849372429
    • ISBN-13 : 978-0849372421
    • Publisher : Auerbach Publications; 1st Edition (November 12, 2008)