□ 衛(wèi)婷婷

林亦波

林亦波給人的印象是朝氣卻不失沉穩(wěn)。記者見到他時，他剛出差回來不久，年輕的臉上卻沒有疲態(tài)，依舊帶著陽光的笑容。一眼看上去，與北京大學(xué)校園里的學(xué)生并沒有什么不一樣。然而，這位出生于1991年的年輕人卻是北京大學(xué)高能效計算與應(yīng)用中心的特聘研究員，主要從事機器學(xué)習(xí)輔助芯片設(shè)計自動化（EDA）以及EDA算法的GPU/FPGA加速研究工作。

EDA的研究在中國屬于小領(lǐng)域的研究，但它對我國的集成電路領(lǐng)域和芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。對于系統(tǒng)廠商而言，如果說芯片是子彈，是糧食的話，那么芯片EDA工具就是制造子彈、加工糧食的工具，其重要性可見一斑。我國國產(chǎn)EDA工具雖然擁有若干世界領(lǐng)先的點工具，但流程的技術(shù)完整度和市場占有率仍有極大的提升空間，所以，EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迫在眉睫。

投身EDA領(lǐng)域，是林亦波的興趣所在，也體現(xiàn)了他身為新一代青年科研工作者的擔當。在這個年輕的領(lǐng)域，正值青春的林亦波正以一種無畏的、怒放的姿態(tài)積極探尋著國產(chǎn)EDA的獨立之路。

走適合自己的路

2019年，10月8日，美國的一紙禁令再次將供應(yīng)鏈安全可控持續(xù)問題擺到中國企業(yè)面前。美國商務(wù)部將8家中國企業(yè)在內(nèi)的28個實體納入出口管制實體清單，這些企業(yè)進口美國商品都需申請許可證，芯片供應(yīng)問題再次備受關(guān)注。而作為芯片制造最上游的關(guān)鍵技術(shù)，EDA工具也隨之受到更多關(guān)注。在2019中國集成電路設(shè)計大會上，多位專家都表達了“EDA在中國集成電路產(chǎn)業(yè)里面最弱”這一觀點。而要掙脫EDA國產(chǎn)化面臨的困境，就急需培養(yǎng)該領(lǐng)域的人才。但實際上，我國大部分高校沒有相關(guān)專業(yè)的教師，每年培養(yǎng)的應(yīng)屆EDA碩士和博士生也只有50人左右。

作為EDA領(lǐng)域的青年科研者，林亦波與EDA緣起于國內(nèi)的一門相關(guān)課程。2009年，林亦波考進上海交通大學(xué)學(xué)習(xí)微電子?！拔覀儺敃r學(xué)的大部分課程都與電路設(shè)計相關(guān)，像數(shù)字電路設(shè)計和模擬電路設(shè)計等。學(xué)習(xí)過程中用到了很多工具，那時候就是知道工具怎么用，但是這些工具是怎樣開發(fā)出來的，也沒想過。”大三時，林亦波上了施國勇老師的設(shè)計自動化引論課程，在課堂實驗中，他設(shè)計完成了一款spice(仿真電路模擬器）軟件。這一小項目的成功，讓林亦波覺得很有意思，開始關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的研究。

他說道：“我剛上大學(xué)的時候，覺得學(xué)編程是件挺痛苦的事，但是上了這門課之后，我發(fā)現(xiàn)編程一旦入門了，它就沒有想象中那么難，或者說，它比想象中有意思得多?！碑敃r，他正在申請出國留學(xué)，在申請方向上選填了模擬電路和設(shè)計自動化兩個方向。通過畢業(yè)設(shè)計的實踐，他發(fā)現(xiàn)自己對設(shè)計自動化更有興趣。于是，他開始走設(shè)計自動化研究之路。

雖然林亦波說他是個隨性的人，但對于自己要走的路，他一直有著清醒的認識和充分的準備。從大一開始，林亦波就已經(jīng)在為出國做準備了。用他的話說，“雖然當時我不知道，我以后會不會選擇出國，但是我要保留這種可能性”。大二時，他發(fā)現(xiàn)，相比社團活動，他更喜歡與機器打交道，所以參加了幾項學(xué)校提供的創(chuàng)新項目。加上繁重的課業(yè)，都讓他的大學(xué)生活并不輕松。但因為一切都安排得合理妥帖，所以他的學(xué)習(xí)生活雖然密集，卻井然有序。

2013年，林亦波大學(xué)畢業(yè)后前往美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校繼續(xù)深造。在這里，他度過了一段扎實的學(xué)習(xí)時光。這所學(xué)校并不以考試成績?yōu)橹?，它更注重學(xué)生的實踐能力。林亦波說：“我的導(dǎo)師是個非常開放的老師，他認為我們所做的研究必須跟業(yè)界有所關(guān)聯(lián)，所以他支持我們多外出實習(xí)，加強與業(yè)界人士的交流。”因此，他曾在東芝半導(dǎo)體公司、EDA三巨頭之一的Cadence公司、比利時歐洲微電子中心（IMEC）等企業(yè)進行實習(xí)工作，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。

2019年，因緣巧合之下，林亦波來到了北京大學(xué)。當被問及為什么沒有進入企業(yè)而選擇落腳高校時，他開玩笑說：“可能就是在企業(yè)待多了?！彪S即他又正色說道：“雖然在高校可能拿不到第一線客戶的數(shù)據(jù)，拿不到最好的、最先進的設(shè)計，但是在大學(xué)里我不受任何限制，我可以根據(jù)自己的想法做一些有風(fēng)險的嘗試。有些研究在短期之內(nèi)可能無法實現(xiàn)經(jīng)濟效益，但是方向是可行的，也是非常有前景的。”

回國之后，林亦波也在積極參加會議，加強與領(lǐng)域內(nèi)專家的交流，尋找合作機會。他說道：“雖然我在北京大學(xué)工作，但還是要積極跟其他高校的老師多交流合作，了解每位老師感興趣和擅長的領(lǐng)域。這樣，以后如果我有一個什么想法，我缺少什么或者他們擅長什么，我就可以找到他們，一起合作做更大的事情?！?/p>

將科研融入青春

芯片設(shè)計分為前端設(shè)計和后端設(shè)計，不過前端設(shè)計與后端設(shè)計并沒有統(tǒng)一嚴格的界限，普遍來說，涉及與工藝有關(guān)的設(shè)計就是后端設(shè)計。林亦波在博士期間主要從事芯片設(shè)計的后端設(shè)計。之后，他又結(jié)合先進的制造工藝進行了與設(shè)計空間和可制造性相關(guān)的優(yōu)化和探索。

在這期間，林亦波和所在的團隊承接了達帕（DARPA，美國國防部高級研究計劃局縮寫）電子飛行計劃研究項目，主要從事模擬電路的版圖自動綜合研究。在這個項目中，林亦波負責管理團隊的工作，為團隊成員們做一些相對比較細節(jié)的技術(shù)上的指導(dǎo)。除此之外，“達帕每個不同的團隊都會開發(fā)自己的工具，我們每半年就要把這些工具整合起來，進行實驗”，這項工作說起來容易，做起來其實很有壓力，對此林亦波很感謝導(dǎo)師David Pan教授和團隊成員對他的幫助。

榮獲設(shè)計自動化大會（DAC）最佳論文

林亦波還曾與英偉達公司合作，承擔了結(jié)合深度學(xué)習(xí)和GPU加速傳統(tǒng)布局算法的研究工作。他從機器學(xué)習(xí)的角度去重新看待一個傳統(tǒng)的問題，然后把數(shù)學(xué)模型獨立出來，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型其實是可以類比的。“如果這樣類比過去之后，我們就可以利用機器學(xué)習(xí)上的一些進展，比如說機器學(xué)習(xí)現(xiàn)在有非常好的軟件工具包，有非常好的硬件加速，我們就可以把這些運用到傳統(tǒng)算法的開發(fā)上，最后，在保證質(zhì)量一樣的情況下，我們能夠?qū)崿F(xiàn)30多倍的提速?！绷忠嗖ㄕf道。該項目成果發(fā)表于2019年的設(shè)計自動化大會，被評為該年唯一的最佳論文。

如今，林亦波又將目光聚焦在開源EDA工具的研究上。他與北京大學(xué)高能效計算與應(yīng)用中心的羅國杰副教授合作，致力于將E D A工具流程和工具鏈進行開源?！伴_源”一詞是近期半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱點詞。無論是芯片設(shè)計，還是EDA工具的開發(fā)，其門檻都十分高，需要具有極強的入門知識，所以這也造成了這些領(lǐng)域人才的稀缺。而開源技術(shù)和社區(qū)可以降低領(lǐng)域的門檻，使得更多領(lǐng)域外的研究者可以接觸到更前沿、更具體的問題及解決方案，吸引他們參與其中。

目前，國外已經(jīng)提出了一些開源EDA的框架與項目。其中，美國達帕電子復(fù)興計劃還推出了“芯片設(shè)計民主化”的概念。林亦波介紹：“這個概念的意思就是讓所有人能夠以非常低的成本定制自己的芯片。我們現(xiàn)在所做的工作其實跟這個有點類似，我們的最終目的就是降低芯片設(shè)計和自動化軟件開發(fā)的門檻，可以吸引更多人參與其中，讓大家更好、更快、更智能地設(shè)計芯片?！?/p>

選擇科研就是選擇了遠方，選擇EDA就是選擇了一條通向未知又充滿荊棘的小路。在這條小路上，林亦波也曾看到過另外一條大路上的“花花世界”，但他依舊“固執(zhí)”地堅持自己的選擇。國產(chǎn)EDA的發(fā)展之路依舊艱難，什么時候才能迎來“云開見月明”的那一天，誰也不知道。然而，無論多么曲折坎坷的道路都需要有人去探索，林亦波就是這條路上的探索者。