作者:田瑞颖 来源:科学网微信公众号 发布时间:2022/5/7 20:53:12
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顶级赛事计分出错!中国大陆高校逆转比分首次夺冠

 

文 | 《中国科学报》见习记者 田瑞颖

编辑 | 袁小华

近日,全球顶尖国际物理设计学术竞赛Contest@ISPD揭晓结果,西安电子科技大学(以下简称西电)微电子学院的研究生团队夺冠。这是该赛事创办18年以来,中国大陆高校首次夺冠。

夺冠背后,还发生了戏剧性的一幕。3月31日,西电团队被通知最终竞赛排名第二。然而,他们发现主办方统计算法有误,并及时申请重新计分。

4月2日凌晨3点,团队收到夺冠的喜讯。好玩的是,因为主办方地区正值愚人节,很多人不敢相信地问,“确定吗?”

“要不要参加比赛”

虽然现在夺冠了,但团队在比赛之初曾犹豫是否参赛。

ISPD(International Symposium on Physical Design)是国际顶尖的集成电路物理设计学术会议,由国际计算机协会ACM举办。Contest@ISPD作为ISPD研讨会的一部分,自2005年起已连续举办18届,每年由业界一流公司和高校发布竞赛题目。

同时,Contest@ISPD还是全球顶尖EDA竞赛之一。EDA作为芯片的设计软件,被誉为“芯片之母”,是我国遭“卡脖子”的关键技术之一。

Contest@ISPD自举办以来,吸引了来自世界各地的队伍参加,此前,有来自中国台湾和中国香港的高校赢得过冠军。西电此次夺冠,是中国大陆高校的历史性突破。

西电的冠军团队由三位95后博士生组成。博士二年级的队长汤正光告诉《中国科学报》,ISPD竞赛没有学历和专业等限制,但对参赛选手硬件和软件能力要求都很高。

从左至右:汤正光、李本正、郭广鑫 西电供图

1月中旬,纽约大学发布了今年的竞赛题目——芯片物理版图的安全收敛,这是国际上首次以芯片版图安全为主题的竞赛。

西电微电子学院教授游海龙是此次冠军队的指导老师之一,2020年他就组织学生首次参加了ISPD竞赛,并获得第二名。

但今年的题目,却让游海龙有些犹豫是否要参加。

对芯片安全的攻击,一般发生在两个阶段:第一个阶段是前端代码环节,第二个阶段是终端芯片物理环节。一旦攻击成功,芯片中的关键信息就会被攻击者窃取甚至篡改。

其中第二阶段芯片物理版图设计,是芯片交付生产前的最后一关,对保证芯片安全有重要作用,这也是今年竞赛题目的意义所在。

具体来说,芯片物理版图中安全威胁主要分为木马植入以及探针攻击:木马植入威胁主要体现在,当版图空间较为宽松时,攻击者可以很容易地在其中插入木马;而探针攻击就好比是极其微小的手术刀,攻击者通过插入无法察觉的探针直接窃取重要信息甚至直接破坏芯片。

针对此问题,今年的竞赛题目就是要将12个案例中的单元可插入区域最小化,并通过顶层障碍或屏蔽设置,让探针无法触及敏感单元以及连线。

由于团队此前对芯片版图安全涉足并不深,而且这也不是几位博士生的论文研究方向,游海龙要判断团队是否有能力并值得为此一搏。

博士一年级的郭广鑫时间相对宽裕,前期资料收集的工作就落在了他的肩上。在仔细梳理评估后,游海龙决定组建一支“王炸”团队。

参赛队伍由汤正光、郭广鑫和第二次参加ISPD竞赛的李本正组成,团队成员此前还获得了ISPD竞赛全球亚军、ICCAD竞赛全球季军、中国EDA设计精英挑战赛麒麟杯(最高奖)等奖项。

为了补齐技术短板,有着丰富技术经验的西电微电子学院副教授史江一、鸿芯微纳技术有限公司资深工程师张小珏也加入指导。

发现计分错误,以0.01分险胜

ISPD竞赛最刺激的是,不到最后一刻,永远不知道结果。

由于各参赛队伍均为匿名,可以随时提交最新的设计,比赛结果也在实时更新。也许睡觉前还是第一名,但睡醒后就发现被超越了。

赛事初期,西安疫情形势严峻,三名学生只能居家远程办公,而很多工作需要依赖学校的服务器,这导致他们的进度非常缓慢。

为了调整参赛状态,他们制定了固定的工作会议制度。2月中旬,他们提交了最初的版本。第一轮激烈竞赛后,20多支队伍中仅有8支进入决赛。

返校后,他们迅速进入冲刺状态,凌晨2点入睡也是家常便饭。为了及时指导学生,每晚十点,指导老师都会跟他们一起开会探讨。

“我们的前期任务主要是讨论方案、分析问题、密集尝试和反馈交流,后期就是帮助判断,提供更好的条件,让大家一股劲儿地往前冲。”游海龙说,为此,他还每天给学生们订一顿夜宵。

ISPD竞赛最刺激的环节就是最后有两个隐藏案例,这两个隐藏案例直到比赛结束前一天才会公布,并要在24小时内完成该案例的设计提交。

在最后一关前,汤正光团队是第一个把前10个公开案例做到满分的队伍。但隐藏案例公布后,他们发现还有其他队伍也做到了满分。

西电国微EDA研究院团队参加2020年中国EDA设计精英挑战赛合影。西电供图

最后24小时,他们决定从细节方面找提升点。“竞赛题目是芯片安全,但安全问题解决的同时,可能会影响芯片的性能。我们要做的就是去提升面积、能耗等小分项。”

在24小时高能冲刺后,他们提交了最后的结果。“我们觉得已经优化到了极致,没有再提升的空间了,应该能拿冠军。”汤正光回忆道。

3月31号,主办方发来了竞赛结果——第二名。失落的同时,他们发现系统最后的计分方法有误。“最后的分数,应该是基于每个队伍最优版本的每一小分项,但系统基于的是每个队伍所有提交众多不同版本中小分项最好的结果。”汤正光解释道。

他们立即给主办方发了申请重新计分的邮件,“ISPD竞赛属于学术型竞赛,有趣的就是,它本身就是探讨交流和不断完善的过程,像今年的赛事规则就是由大家投票决定。”汤正光说。

4月2日凌晨3点,主办方再次发出通知,并公布了详细的得分细节。与之前通知结果相比,第一名和第二名交换了次序,西电团队赢得冠军,台湾大学获得第二名。

“我们好像得了第一。”郭广鑫兴奋又忐忑地给游海龙发了信息。鉴于主办方地区正值愚人节和之前通知的结果,游海龙回复道,“确定吗?”

转身,游海龙又给微电子学院院长发了信息,“我们好像得了第一。”而院长也回复道,“确定吗?”

据大赛公布的成绩显示,西电与第二名台湾大学,只有0.01分之差。

为冠军而来

这不是游海龙第一次组织学生参加国内外重要EDA赛事,但这场赛事中学生们的协作精神让他有很多感触。

“比赛最后的阶段,我们三个每天都在一起并肩作战,也会遇到意见不一致的时候,但会用测试结果说话。”汤正光说。

由于西电团队在2020年ISPD竞赛中获得了第二名,对于今年的比赛,游海龙坦言是为冠军而来。

“参加这种国际赛事能让我们在短时间内快速提高能力,无论是编程、算法设计,还是思维锻炼,对开展科研都是一种正反馈。”汤正光说。

2019年,西电与深圳国微集团联合成立了以EDA为方向的联合研究机构——西电国微EDA研究院。自成立以来,研究院指导的学生团队活跃于国内外重要赛事。

在游海龙看来,参加比赛最重要的目的是人才培养,“学生是比赛最大的受益者,不仅能提高动手实践能力,学以致用,还能掌握新的领域知识,紧跟学术热点,团队协作精神也越来越强。”

 
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