google|与Jeff Dean聊ML for EDA，最佳论文花落伯克利：EDA顶级会议DAC 2021 精彩回顾

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作者 | 谢知遥

校对 | 王晔

编辑 | 青暮

12月9日，第58届EDA首要会议DAC（Design Automation Conference）的线下部分在旧金山落下帷幕，此次会议为期五天。

受新冠疫情影响，近年来多数学术会议都转到了线上进行。延期半年后，此次以线下形式进行的DAC会议给从业者提供了难得的见面与交流机会。而部分作者未能到场的论文将在之后的virtual session进行分享。
除学术交流外，DAC一直以来也是全球EDA工具、Foundry、IP提供商的盛会。在两层的展区中可以看到众多EDA公司提供的精彩展示，其产品内容涵盖芯片设计流程中几乎所有的步骤。在EDA三大家之外的很多名不见经传的小公司的产品也能让人眼前一亮。在展厅中，一些公司甚至使用了飞刀杂耍以及脱口秀式的宣传方式，营造了难得的热闹场面。

主题演讲：最前沿的EDA技术

作为顶尖的EDA会议，DAC每年所邀请的演讲嘉宾自然而然地成为了全场关注的重点。这次DAC邀请到了不少传奇人物来分享关于EDA行业的研究观点和趋势观察。

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Jeff Dean
第一天， Google大神、Google AI的领导人Jeff Dean，进行了题为"机器学习在硬件设计中的潜力"的主题演讲。近年来，谷歌研究了不少深度学习在EDA方面的应用，其中最著名的是他们去年发表在Nature上的工作，通过强化学习自动进行macro placement，并真正应用于Google的硬件加速器TPU的设计过程。
Jeff在演讲中提到了Google使用深度学习优化整个芯片设计流程的工作，主要分为三个部分，对于芯片设计的三个主要阶段。如下图所示，演讲包括使用深度学习加速1.架构搜索和RTL综合，2. 验证，3. 芯片布局绕线。

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在架构搜索阶段，Google提出了叫做FAST的架构自动对硬件加速器的设计进行优化，他们使用了Google自己的黑盒优化器Vizier进行搜索。对于验证阶段的工作，Google提出了使用图神经网络(GNN)对RTL阶段的芯片设计进行分析处理。对于布局布线部分，重点自然就是发表在Nature的macro placement工作。
正式Keynote结束后，我们也和Jeff就ML for EDA进行了讨论。Jeff肯定了现有的商业EDA工具的表现。当我们问到在EDA方面，是否直接生成结果的强化学习方法将会取代仅进行预测的ML模型时，他认为两者在未来都将发挥重要作用。

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Bill Dally
第二天的keynote演讲者是Nvidia首席科学家Bill Dally，他的演讲题目为”GPUs, Machine Learning, and EDA“。Bill Dally的演讲结构清晰，概括了Nvidia如何使用GPU帮助ML，同时如何用GPU和ML帮助EDA发展。
GPU对于ML的促进作用是大家最为熟悉的，Bill首先介绍了GPU对深度学习的架构优化与Nvidia开发的深度学习加速器。而近年来出现了不少使用GPU加速解决EDA问题的工作，最著名的就是19年由UT Austin与Nvidia合作，同时获得DAC与TCAD最佳论文的DREAMPlace。Bill也提到了用GPU加速timing simulation。
在ML for EDA方面，近年来Nvidia也做出了大量工作，包括使用不同ML模型对IR drop、功耗、寄生参数进行预测。除了这些预测工作，Nvidia也提出了NVcell，使用强化学习方法直接生成优化的standard cell设计。纵观整个keynote，可以说在Bill的领导下，Nvidia Research对EDA方面的科研工作是比较充分的。

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Joe Costello
第三天的keynote演讲者是EDA传奇人物、Cadence第一任CEO Joe Costello。他的演讲技术内容较少，主要从商业角度鼓励EDA业界拥抱变化。谈到的变化包括使用云计算平台，使用新的商业模式，使用开源生态系统，支持后摩尔定律时代的架构设计，以及熟悉政策变化。
另外值得一提的是，他大力批评了美国政府对中国的贸易战以及半导体产业的制裁，认为这反而激发了中国对支持半导体产业的共识与巨额投资。他表示由于中国近年出现的上千家硬件初创公司，五年之后中国将成为EDA的最大市场。
第四天的keynote由UC Bekeley教授， SqueezeNet的作者Kurt Keutzer提供。他的演讲主要回顾了深度学习的发展史，同时区分了人工智能，机器学习，和深度学习的概念。他鼓励EDA从业者在应用和模型层面探索高效率的ML方法。