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電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)領(lǐng)域和芯片（架構(gòu)）領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議一一設(shè)計(jì)自動(dòng)化大會(huì)（Design Automation Conference, DAC）7月10日至7月14日在美國(guó)舊金山隆重舉行。由DAC會(huì)議組織的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高級(jí)別競(jìng)賽——系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽（System Design Contest, SDC）經(jīng)過(guò)3月、5月、6月三次周期測(cè)試和最終方案的提交之后落下帷幕，在國(guó)際70多支團(tuán)隊(duì)激烈技術(shù)角逐之中，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院博導(dǎo)張萌指導(dǎo)的SEUer團(tuán)隊(duì)中榮獲全球第一（冠軍）！

團(tuán)隊(duì)介紹

張經(jīng)緯，電子科學(xué)與工程學(xué)院2021級(jí)博士生，研究方向?yàn)榛?FPGA 的深度學(xué)習(xí)加速器設(shè)計(jì)。碩博期間參與多個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，以第一學(xué)生作者發(fā)表EI論文1篇。擁有超過(guò)5年以上的FPGA開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，參與Xilinx DPU-PYNQ開(kāi)源框架研發(fā)，現(xiàn)為Xilinx開(kāi)源社區(qū)Contributor與PYNQ開(kāi)源社區(qū)作者。曾獲研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽華東賽區(qū)一等獎(jiǎng)、創(chuàng)“芯”大賽Synopsys國(guó)家二等獎(jiǎng)在內(nèi)9項(xiàng)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)、4項(xiàng)省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)、10余項(xiàng)校級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，擁有豐富的科研競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)，在SEUer團(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)系統(tǒng)性能評(píng)估與軟硬件協(xié)同優(yōu)化。

曹新野，電子科學(xué)與工程學(xué)院2020級(jí)碩士研究生。主要研究方向?yàn)橛布铀倨髟O(shè)計(jì)。主要的科研工作包括：輕量級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與硬件設(shè)計(jì)、JPG硬件解碼器設(shè)計(jì)。連續(xù)兩年參加DAC SDC競(jìng)賽，在SEUer團(tuán)隊(duì)中主要負(fù)責(zé)硬件IP的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

李國(guó)慶，電子科學(xué)與工程學(xué)院2018級(jí)博士生，研究方向?yàn)樯疃壬窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法和硬件協(xié)同加速技術(shù)研究，參與多個(gè)國(guó)家級(jí)及省部級(jí)項(xiàng)目，博士期間以第一作者發(fā)表SCI論文7篇，其中3篇中科院一區(qū)，3篇中科院二區(qū)，以第一作者發(fā)表2篇EI會(huì)議論文并做口頭報(bào)告，以通訊作者發(fā)表SCI論文一篇，獲得2021年博士生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金，受留學(xué)基金委資助赴荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)一年。在SEUer團(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型壓縮和制定硬件加速方案。

張雨，電子科學(xué)與工程學(xué)院2020級(jí)碩士研究生，東南大學(xué)優(yōu)秀研究生共產(chǎn)黨員，現(xiàn)任2020級(jí)ASIC碩士研究生博學(xué)黨支部書(shū)記。研一期間規(guī)格化績(jī)點(diǎn)在ASIC實(shí)驗(yàn)室排名第一，曾獲芯視達(dá)獎(jiǎng)學(xué)金、第十七屆“華為杯”研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽全國(guó)三等獎(jiǎng)。在今年的DAC-SDC競(jìng)賽中，前期主要負(fù)責(zé)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，通過(guò)馬賽克增強(qiáng)、重參數(shù)化等數(shù)據(jù)增強(qiáng)方法提高網(wǎng)絡(luò)識(shí)別精度，后期主要通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓和頻率，來(lái)探索系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

參賽歷程

DAC自動(dòng)設(shè)計(jì)大會(huì)是全球久負(fù)盛譽(yù)的產(chǎn)學(xué)研交流盛會(huì)，也是中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)推薦的A類會(huì)議之一。由DAC會(huì)議組織的SDC系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽是目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高級(jí)別的競(jìng)賽，評(píng)選極其嚴(yán)格，需經(jīng)過(guò)三輪的前期排名與角逐，每年僅有3支獲獎(jiǎng)隊(duì)伍產(chǎn)生，且只在大會(huì)召開(kāi)期間才公布最終的冠亞季軍及其指標(biāo)結(jié)果。今年共有來(lái)自全球40余個(gè)組織的73支隊(duì)伍參加，獲獎(jiǎng)率僅為4%。

DAC-SDC競(jìng)賽不僅考察參賽隊(duì)伍的算法能力，還考察硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。自2020年由FPGA、GPU雙賽道改為FPGA單賽道至今，已走過(guò)3個(gè)年頭，伴隨著參賽隊(duì)伍能力的不斷積累提升，賽況也越發(fā)激烈。

相較于去年賽題受限于SD卡傳輸速度，理論速度存在300fps的上限，今年賽題中SD卡加載圖片時(shí)間不再計(jì)入總時(shí)間，經(jīng)過(guò)測(cè)量分析，當(dāng)前硬件環(huán)境下理論最高速度應(yīng)接近2500fps，速度指標(biāo)的瓶頸提高了8倍，性能提升空間更大，對(duì)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力要求也更高。

SEUer團(tuán)隊(duì)以此為優(yōu)化目標(biāo)，從硬件性能和面積兩個(gè)層次進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，最終刷新了該項(xiàng)賽事有史以來(lái)的能耗最低記錄——36焦耳，同時(shí)速度超過(guò)2000fps，接近2500fps的硬件理論性能上限。

從2020年到2022年，從總分第六到最低功耗、總分第一。SEUer團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了速度提升到最初的55倍、功耗減少了近4倍、能量減少了近230倍。變的是技術(shù)力的提升，變的是參賽經(jīng)驗(yàn)的積累，不變的是參賽的初心與激情。在未來(lái)，SEUer團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)把求真務(wù)實(shí)、勤勉創(chuàng)新的科學(xué)精神體現(xiàn)在所熱愛(ài)的領(lǐng)域，以青春之我，為國(guó)家芯片及EDA事業(yè)的發(fā)展積極貢獻(xiàn)一份力。

隊(duì)員心得

對(duì)我而言，DAC-SDC競(jìng)賽的成功同時(shí)也見(jiàn)證了我碩士生活的成長(zhǎng)。兩年時(shí)間，我們從第六名變?yōu)榱说谝幻?。我也從一開(kāi)始的困惑與迷茫成長(zhǎng)到了如今的堅(jiān)定與成熟。成績(jī)提升的背后不僅有我們所付出的努力與汗水，也有更加科學(xué)的研究方法指導(dǎo)以及更加合理的團(tuán)隊(duì)分工配合，在最終成果高性能的背后，是一次次的分析討論與任務(wù)分配。最后，感謝與我一同參與比賽的其他隊(duì)員以及老師，是我們共同的努力取得了如今的成績(jī)。

——曹新野

此次DAC-SDC奪冠是我們SEUer團(tuán)隊(duì)第三次出戰(zhàn)該賽事，也是第一次獲獎(jiǎng)。三年拼搏的點(diǎn)滴至今縈繞在腦海，細(xì)數(shù)團(tuán)隊(duì)一同走過(guò)來(lái)的道路，交織著挑燈夜戰(zhàn)攻克難點(diǎn)的喜悅和遇見(jiàn)瓶頸舉步維艱的困頓。

從2020年初首次參賽到2021年末第二次參賽結(jié)果公布，我們經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次性能評(píng)估、硬件架構(gòu)優(yōu)化和底層驅(qū)動(dòng)變更。系統(tǒng)設(shè)計(jì)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，而我們?nèi)諒?fù)一日地優(yōu)化調(diào)整，每一次的熱切渴望，最終換來(lái)的只是連續(xù)兩年第六的成績(jī)，可DAC-SDC只有前三名才有獎(jiǎng)項(xiàng)。連續(xù)兩年鎩羽而歸，很多人想的是放棄，但所幸，我們SEUer團(tuán)隊(duì)很快轉(zhuǎn)變了心態(tài)——與其去和別人較量，不如去跟自己競(jìng)爭(zhēng)，每個(gè)成員把手頭眼下的工作做到極致，始終堅(jiān)信每一份努力都值得！

鐵打的團(tuán)隊(duì)，流水的隊(duì)員，今年第三次參賽時(shí)，我們已經(jīng)歷了兩次隊(duì)員更替，有的走出了校門(mén)踏上了社會(huì)，有的人留在實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)讀博，也有新生力量加入進(jìn)來(lái)。可以說(shuō)是兩年的蟄伏換來(lái)了今天的厚積薄發(fā)。

開(kāi)賽時(shí)，我們做了大量前置準(zhǔn)備工作，認(rèn)真總結(jié)往屆的教訓(xùn)，借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)，明確分工、掛圖作戰(zhàn)。比賽期間，我們利用好周期成績(jī)補(bǔ)短板、強(qiáng)弱項(xiàng)，明確每周2次組會(huì)討論賽情，并做好日常的競(jìng)賽日志記錄，實(shí)現(xiàn)隊(duì)員配合默契、工效最大化。成績(jī)揭榜時(shí)，從最初的期待，到最美的驚喜，再到過(guò)后的平常心，我們見(jiàn)證了一切努力都值得！

從總分第六到歷史功耗最低、總分第一，從55倍的速度提升，到近230倍的能耗比……這些略顯夸張的數(shù)值背后絕非是我們四個(gè)人做出的成績(jī)，而是SEUer團(tuán)隊(duì)三年來(lái)的技術(shù)積累和老師的指導(dǎo)，才換取最終的一鳴驚人。一肩霜雪，砥礪前行，致敬曾熱愛(ài)過(guò)、執(zhí)著過(guò)、為之奮斗過(guò)的SEUer團(tuán)隊(duì)中的每一個(gè)成員！我們無(wú)愧于青春，無(wú)愧于SEUer的隊(duì)名，榮耀屬于我們SEUer團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)人。

——張經(jīng)緯