微觀尺度間雕刻未來
中大開發新一代集成電路設計軟件 推進晶片發展
2026年2月11日
《走進中大》走訪中大四個獲選香港研究及資助局（研資局）2025至26年度「卓越學科領域計劃」及「主題研究計劃」的研究項目，此為報道系列之三。
電腦科技及人工智能發展迅速，電子產品愈益精細高效，背後運算由無數晶片撐起，靠的是工程師日復日挑戰在指甲大小的晶片上，讓以十億計的元件各安其位，成就電子產品中敏捷的「大腦」。中大計算機科學與工程學系系主任楊鳳如教授正聯同跨校團隊研發新一代設計晶片的工具，攻克這「晶片拼圖」難題，長遠提升香港在集成電路創新科技的全球競爭力。
現時世界上大部分集成電路設計公司都採用兩所海外公司的軟件，在香港，楊教授團隊獲研究資助局主題研究計劃撥款6,858.5萬港元，研發新一代電子設計自動化（Electronic Design Automation，簡稱EDA）軟件，有望較市面產品更有效設計極其複雜的晶片的集成電路，並大幅壓縮運算時間。楊教授希望研究計劃能締造環球市場新局面：「我們預期於五年內完成目標並將部分技術推出市場，並逐步推廣至世界各地。」長遠助力香港建設集成電路創新科技樞紐。
這項國際研究由中大領導，聯同香港浸會大學、香港大學、香港科技大學、美國威斯康辛大學、德國慕尼黑工業大學與台灣科技公司的團隊共同合作。
見證30年急遽演進
楊教授於中大取得本科與碩士學位後，赴美國德州大學奧斯汀分校攻讀博士，自九十年代起研究EDA，現為工程學國際權威組織電機及電子工程師學會院士。楊教授向《走進中大》分享在這微觀尺度間的機械工程發展。
楊教授說：「我們每個人每天都帶着超大規模集成電路（VLSI，Very Large-Scale Integration）——你電腦和手機內那顆黑色晶片正是VLSI，設備速度愈來愈快、體積愈來愈小，正因這項技術不斷進步。」VLSI就是將千千萬萬的晶體管、互連線和其他電子元件組合到單一晶片上的電路，成就電腦和手機的「大腦」。
九十年代楊教授初入行時，集成電路內的製程尺寸為250納米（一納米為0.0000001厘米），現已大幅縮小到三納米，同時裏面盛載的元件數量由百萬計暴增至十億計。楊教授解釋：「一塊2×2厘米晶片的元件數量早已超過一國人口，要在極小空間同時追求速度與精準度，沒有好工具，根本不可能。」於是，超大規模集成電路的設計已由人腦交棒給電腦，從設計元件佈局、供電與訊號走線，到模擬、分析與驗證設計，各環節皆須運用EDA軟件設計。
「萬人工廠」需指揮得宜
超大規模集成電路正急遽演進應付各類龐大的運算需求，但大部分傳統設計工具都運行在中央處理器（CPU）上，在速度與容量上難承擔愈來愈複雜的集成電路設計。楊教授遂提出以圖形處理器（GPU）為核心的新一代EDA：「GPU有許多並行也更專門的核心，能更好應付繁重的計算。」
團隊目標將設計運算時間大幅壓縮至二十分之一至五十分之一——他們絕不輕視這項革新的難度，楊教授說：「現時等待設計一個中型集成電路的運算結果以日計算，希望日後在數小時甚至數分鐘內完成，但GPU像一座萬人工廠，若指揮不宜，反會拖慢進度。」
除此以外，團隊將建構大型電路模型（Large Circuit Model，LCM）——為超大規模集成電路設計而生的AI模型，讓晶片設計師日後輸入功能與結構描述後，模型就可預估其最終表現，再作修正。
3D異構晶片 讓電子產物更高效
晶片正由平面邁向立體，設計工具亦須革新。目前，既有的EDA工具對三維布局力有不逮，既慢且難達最佳設計。此外，最新的晶片要求做到異構整合，即是把不同功能、製程乃至材料的元件封裝於同一系統，達至遠超單一晶片的效能，現時市面上的EDA均難以全自動處理這般複雜的設計。
團隊目標藉以上述GPU加速、LCM及AI技術開發的新一代EDA，能讓數十億元件於三維空間達到最佳配置，並協同多類元件於同一系統運作，回應業界對發展現代大規模異構集成晶片的迫切需求。新一代EDA亦將能在設計前期精準模擬製成後的通訊、電流、功耗等情況，以提早發現問題並藉AI優化，產出更佳的物理設計，最終讓消費者享有更快、更高效能且更小型的電子產物。
貢獻香港發展為新EDA樞紐
楊教授指，中大長期引領EDA領域研究，目前已匯聚AI、GPU與異構整合的專家，團隊將透過研資局撥款延攬更多EDA精英和添置高效能硬體。她希望學系能匯聚更多人才，在中大這平台加強與國際團隊的交流，並研究在中大成立EDA研究中心，把握EDA發展的黃金機遇，強化香港在全球晶片供應的角色和競爭力，長遠助力香港建設「集成電路創新科技樞紐」。
文／朱韻斐
攝／邱鴻基
