——记北京大学特聘研究员林亦波
　　
□　卫婷婷

　　
　　
　　林亦波给人的印象是朝气却不失沉稳。记者见到他时，他刚出差回来不久，年轻的脸上却没有疲态，依旧带着阳光的笑容。一眼看上去，与北京大学校园里的学生并没有什么不一样。然而，这位出生于1991年的年轻人却是北京大学高能效计算与应用中心的特聘研究员，主要从事机器学习辅助芯片设计自动化（EDA）以及EDA算法的GPU/FPGA加速研究工作。
　　EDA的研究在中国属于小领域的研究，但它对我国的集成电路领域和芯片产业的发展具有至关重要的作用。对于系统厂商而言，如果说芯片是子弹，是粮食的话，那么芯片EDA工具就是制造子弹、加工粮食的工具，其重要性可见一斑。我国国产EDA工具虽然拥有若干世界领先的点工具，但流程的技术完整度和市场占有率仍有极大的提升空间，所以，EDA产业的发展迫在眉睫。
　　投身EDA领域，是林亦波的兴趣所在，也体现了他身为新一代青年科研工作者的担当。在这个年轻的领域，正值青春的林亦波正以一种无畏的、怒放的姿态积极探寻着国产EDA的独立之路。
　　
走适合自己的路
　　2019年，10月8日，美国的一纸禁令再次将供应链安全可控持续问题摆到中国企业面前。美国商务部将8家中国企业在内的28个实体纳入出口管制实体清单，这些企业进口美国商品都需申请许可证，芯片供应问题再次备受关注。而作为芯片制造最上游的关键技术，EDA工具也随之受到更多关注。在2019中国集成电路设计大会上，多位专家都表达了“EDA在中国集成电路产业里面最弱”这一观点。而要挣脱EDA国产化面临的困境，就急需培养该领域的人才。但实际上，我国大部分高校没有相关专业的教师，每年培养的应届EDA硕士和博士生也只有50人左右。
　　作为EDA领域的青年科研者，林亦波与EDA缘起于国内的一门相关课程。2009年，林亦波考进上海交通大学学习微电子。“我们当时学的大部分课程都与电路设计相关，像数字电路设计和模拟电路设计等。学习过程中用到了很多工具，那时候就是知道工具怎么用，但是这些工具是怎样开发出来的，也没想过。”大三时，林亦波上了施国勇老师的设计自动化引论课程，在课堂实验中，他设计完成了一款spice(仿真电路模拟器）软件。这一小项目的成功，让林亦波觉得很有意思，开始关注相关领域的研究。
　　他说道：“我刚上大学的时候，觉得学编程是件挺痛苦的事，但是上了这门课之后，我发现编程一旦入门了，它就没有想象中那么难，或者说，它比想象中有意思得多。”当时，他正在申请出国留学，在申请方向上选填了模拟电路和设计自动化两个方向。通过毕业设计的实践，他发现自己对设计自动化更有兴趣。于是，他开始走设计自动化研究之路。
　　虽然林亦波说他是个随性的人，但对于自己要走的路，他一直有着清醒的认识和充分的准备。从大一开始，林亦波就已经在为出国做准备了。用他的话说，“虽然当时我不知道，我以后会不会选择出国，但是我要保留这种可能性”。大二时，他发现，相比社团活动，他更喜欢与机器打交道，所以参加了几项学校提供的创新项目。加上繁重的课业，都让他的大学生活并不轻松。但因为一切都安排得合理妥帖，所以他的学习生活虽然密集，却井然有序。
　　2013年，林亦波大学毕业后前往美国德克萨斯大学奥斯汀分校继续深造。在这里，他度过了一段扎实的学习时光。这所学校并不以考试成绩为重，它更注重学生的实践能力。林亦波说：“我的导师是个非常开放的老师，他认为我们所做的研究必须跟业界有所关联，所以他支持我们多外出实习，加强与业界人士的交流。”因此，他曾在东芝半导体公司、EDA三巨头之一的Cadence公司、比利时欧洲微电子中心（IMEC）等企业进行实习工作，积累了丰富的实践经验。
　　2019年，因缘巧合之下，林亦波来到了北京大学。当被问及为什么没有进入企业而选择落脚高校时，他开玩笑说：“可能就是在企业待多了。”随即他又正色说道：“虽然在高校可能拿不到第一线客户的数据，拿不到最好的、最先进的设计，但是在大学里我不受任何限制，我可以根据自己的想法做一些有风险的尝试。有些研究在短期之内可能无法实现经济效益，但是方向是可行的，也是非常有前景的。”
　　回国之后，林亦波也在积极参加会议，加强与领域内专家的交流，寻找合作机会。他说道：“虽然我在北京大学工作，但还是要积极跟其他高校的老师多交流合作，了解每位老师感兴趣和擅长的领域。这样，以后如果我有一个什么想法，我缺少什么或者他们擅长什么，我就可以找到他们，一起合作做更大的事情。”
　　
将科研融入青春
　　芯片设计分为前端设计和后端设计，不过前端设计与后端设计并没有统一严格的界限，普遍来说，涉及与工艺有关的设计就是后端设计。林亦波在博士期间主要从事芯片设计的后端设计。之后，他又结合先进的制造工艺进行了与设计空间和可制造性相关的优化和探索。
　　在这期间，林亦波和所在的团队承接了达帕（DARPA，美国国防部高级研究计划局缩写）电子飞行计划研究项目，主要从事模拟电路的版图自动综合研究。在这个项目中，林亦波负责管理团队的工作，为团队成员们做一些相对比较细节的技术上的指导。除此之外，“达帕每个不同的团队都会开发自己的工具，我们每半年就要把这些工具整合起来，进行实验”，这项工作说起来容易，做起来其实很有压力，对此林亦波很感谢导师David Pan教授和团队成员对他的帮助。
　　林亦波还曾与英伟达公司合作，承担了结合深度学习和GPU加速传统布局算法的研究工作。他从机器学习的角度去重新看待一个传统的问题，然后把数学模型独立出来，发现数学模型其实是可以类比的。“如果这样类比过去之后，我们就可以利用机器学习上的一些进展，比如说机器学习现在有非常好的软件工具包，有非常好的硬件加速，我们就可以把这些运用到传统算法的开发上，最后，在保证质量一样的情况下，我们能够实现30多倍的提速。”林亦波说道。该项目成果发表于2019年的设计自动化大会，被评为该年唯一的最佳论文。
　　如今，林亦波又将目光聚焦在开源EDA工具的研究上。他与北京大学高能效计算与应用中心的罗国杰副教授合作，致力于将EDA工具流程和工具链进行开源。“开源”一词是近期半导体领域的热点词。无论是芯片设计，还是EDA工具的开发，其门槛都十分高，需要具有极强的入门知识，所以这也造成了这些领域人才的稀缺。而开源技术和社区可以降低领域的门槛，使得更多领域外的研究者可以接触到更前沿、更具体的问题及解决方案，吸引他们参与其中。
　　目前，国外已经提出了一些开源EDA的框架与项目。其中，美国达帕电子复兴计划还推出了“芯片设计民主化”的概念。林亦波介绍：“这个概念的意思就是让所有人能够以非常低的成本定制自己的芯片。我们现在所做的工作其实跟这个有点类似，我们的最终目的就是降低芯片设计和自动化软件开发的门槛，可以吸引更多人参与其中，让大家更好、更快、更智能地设计芯片。”
　　选择科研就是选择了远方，选择EDA就是选择了一条通向未知又充满荆棘的小路。在这条小路上，林亦波也曾看到过另外一条大路上的“花花世界”，但他依旧“固执”地坚持自己的选择。国产EDA的发展之路依旧艰难，什么时候才能迎来“云开见月明”的那一天，谁也不知道。然而，无论多么曲折坎坷的道路都需要有人去探索，林亦波就是这条路上的探索者。科