作者：Sandeep Mehndiratta，副總裁；Sridhar Panchapakesan，項(xiàng)目管理總監(jiān)；和技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān) Teng-Kiat Lee；Synopsys 云解決方案

雖然支付處理、業(yè)務(wù)流程/協(xié)作和大數(shù)據(jù)分析等各種應(yīng)用程序都依賴于云計(jì)算技術(shù)，但芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的采用速度較慢。到目前為止，實(shí)現(xiàn)云中芯片設(shè)計(jì)的真正好處還有些模糊。

今天，很明顯，創(chuàng)新的、面向云的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA) 解決方案正是以嚴(yán)格的質(zhì)量要求、苛刻的上市時(shí)間目標(biāo)和高昂的成本定義的半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)所需要的——并茁壯成長(zhǎng)。在這篇博文中，我們將仔細(xì)研究在摩爾定律的好處開(kāi)始減弱的情況下，利用公共云進(jìn)行半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證如何幫助推動(dòng)創(chuàng)新。

這是我們的云專家將在未來(lái)幾個(gè)月分享的一系列帖子的開(kāi)始。云中的 EDA 顯然不僅僅是一種趨勢(shì)。對(duì)于一個(gè)正在努力應(yīng)對(duì)爆炸式計(jì)算需求以及不斷推動(dòng)減少設(shè)計(jì)和驗(yàn)證周期時(shí)間的行業(yè)來(lái)說(shuō)，這是一條前進(jìn)的道路。在接下來(lái)的帖子中，我們的專家將研究 Synopsys 創(chuàng)新的各個(gè)方面，以優(yōu)化基于云的使用模型。

是什么推動(dòng)芯片設(shè)計(jì)師走向云端？

即使在幾年前，人們對(duì)云在硅片開(kāi)發(fā)中的作用的看法也是喜憂參半。畢竟，摩爾定律引導(dǎo)該行業(yè)經(jīng)歷了 50 多年的發(fā)展和創(chuàng)新。然而，正如埃森哲在其報(bào)告“通過(guò)即服務(wù)模式推動(dòng)半導(dǎo)體增長(zhǎng)”中指出的那樣，摩爾定律的步伐正在放緩，而“芯片開(kāi)發(fā)成本飛漲，競(jìng)爭(zhēng)來(lái)自非傳統(tǒng)領(lǐng)域，客戶要求成倍增加的功率和功能，以支持令人興奮的新應(yīng)用，例如物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、人工智能 (AI)，以及即將推出的量子計(jì)算。”

在計(jì)算能力無(wú)疑已成為半導(dǎo)體廠商完成設(shè)計(jì)并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)的瓶頸的情況下，云計(jì)算自然成為公司獲取設(shè)計(jì)和驗(yàn)證現(xiàn)代 SoC 所需資源的可行選擇。關(guān)鍵IC 設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程現(xiàn)在可在云端使用。去年底，埃森哲發(fā)布了一份報(bào)告“半導(dǎo)體行業(yè)的云勢(shì)在必行”，認(rèn)為云是“加快未來(lái)創(chuàng)新步伐的關(guān)鍵”，具有增強(qiáng)安全性和自動(dòng)化的成熟云解決方案可以帶來(lái)好處超越現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)。

讓我們仔細(xì)看看影響更多芯片設(shè)計(jì)人員遷移到云端的主要市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素，以及基于云的解決方案如何幫助推動(dòng)創(chuàng)新。

更快獲得結(jié)果

隨著芯片變得越來(lái)越復(fù)雜和越來(lái)越大，面對(duì)越來(lái)越大的上市時(shí)間壓力，芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證資源正成為瓶頸。與此同時(shí)，工程工作量也在增加，工程師們一直在用更少的資源管理更多的工作。與在本地?cái)?shù)據(jù)中心上運(yùn)行 EDA 解決方案相比，利用云可以打開(kāi)更多的計(jì)算資源來(lái)加速基礎(chǔ)芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程。還有彈性的好處——根據(jù)需要快速擴(kuò)大或縮小規(guī)模的能力。

例如，讓我們考慮庫(kù)表征，這是一項(xiàng)需要大量計(jì)算資源的高度可并行化的任務(wù)。眾所周知，圖書(shū)館表征的資源規(guī)劃非常困難。例如，在云計(jì)算之前，芯片設(shè)計(jì)公司為這些工作負(fù)載投資了自己的高性能數(shù)據(jù)中心容量。但根據(jù)需求模式，這些系統(tǒng)要么被過(guò)度利用或利用不足，要么需要對(duì)工作負(fù)載進(jìn)行排序，從而導(dǎo)致延遲。另一方面，云計(jì)算可以在需要時(shí)提供對(duì)盡可能多的計(jì)算資源的按需訪問(wèn)，從而將圖書(shū)館表征等任務(wù)的周轉(zhuǎn)時(shí)間 (TAT) 從幾周縮短到幾天。例如，亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù) (AWS) 客戶能夠?qū)⑺麄兊膱D書(shū)館表征工作負(fù)載擴(kuò)展到超過(guò) 120,000 個(gè)并行作業(yè)，這部分歸功于 AWS 和 Synopsys 之間的密切合作。

以突發(fā)使用期為特征的任務(wù)非常適合遷移到云端。設(shè)計(jì)人員無(wú)需自己投資于資本支出密集的基礎(chǔ)設(shè)施，就可以靈活地動(dòng)態(tài)利用計(jì)算資源。如果需要，他們還可以將計(jì)算密集型問(wèn)題分解成更小的部分，并使用基于云的大規(guī)模分布式處理和存儲(chǔ)來(lái)處理每個(gè)部分，前提是數(shù)據(jù)是分區(qū)友好的。時(shí)序分析以及物理和功能驗(yàn)證等應(yīng)用程序在分布式時(shí)可以很好地?cái)U(kuò)展。例如，通過(guò)形式驗(yàn)證，您可以本地化設(shè)計(jì)并在獨(dú)立部分中執(zhí)行驗(yàn)證。

提高結(jié)果質(zhì)量

為了保持高級(jí)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、具有多個(gè)功率域的低功耗設(shè)計(jì)以及正在推動(dòng)光罩限制的設(shè)計(jì)的高質(zhì)量結(jié)果 (QoR)，驗(yàn)證工作在設(shè)計(jì)流程的所有階段都呈爆炸式增長(zhǎng)。在現(xiàn)實(shí)世界中，當(dāng)內(nèi)部計(jì)算資源并非無(wú)限時(shí)，設(shè)計(jì)經(jīng)理被要求做不可能的事情：權(quán)衡上市時(shí)間和結(jié)果質(zhì)量。憑借幾乎“無(wú)限”的資源，云提供了執(zhí)行大規(guī)模模擬、時(shí)序簽核和物理驗(yàn)證任務(wù)的能力，這些任務(wù)會(huì)導(dǎo)致本地計(jì)算資源緊張或崩潰。

更好的結(jié)果成本

盡快將質(zhì)量最好的產(chǎn)品推向市場(chǎng)始終是我們的目標(biāo)，但以盡可能低的成本生產(chǎn)芯片也是如此。傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)公司可能有現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心投資來(lái)支持 EDA 解決方案。即便如此，為了管理成本，他們可能會(huì)選擇混合工作流程，其中本地計(jì)算資源由云資源在突發(fā)使用期間增加。同時(shí)，小型初創(chuàng)公司可能會(huì)發(fā)現(xiàn)承擔(dān)自己的數(shù)據(jù)中心成本是不切實(shí)際的。在這些情況下，云可在需要時(shí)提供對(duì)最新一代計(jì)算和存儲(chǔ)資源的訪問(wèn)，并具有即用即付模式的靈活性。

云的彈性也有助于提高結(jié)果成本。云的價(jià)格確實(shí)有所不同，因?yàn)橐恍┰乒?yīng)商允許對(duì)計(jì)算服務(wù)進(jìn)行投標(biāo)，價(jià)格受需求影響。隨著云供應(yīng)商開(kāi)發(fā)成本更低的計(jì)算資源，例如利用過(guò)剩容量的現(xiàn)貨實(shí)例，他們可能能夠提供更低的定價(jià)。設(shè)計(jì)公司應(yīng)該尋找可以利用這些機(jī)會(huì)的 EDA 解決方案。

半導(dǎo)體設(shè)計(jì)工程師可以從云解決方案中 EDA 提供的計(jì)算資源中受益。

高水平的安全性和系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間

半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)遷移到云的一些猶豫與對(duì)安全性和系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間的可理解擔(dān)憂有關(guān)。采用現(xiàn)代云安全和云原生流程和技術(shù)有助于確保 EDA 工作負(fù)載將在安全、受監(jiān)控的云基礎(chǔ)架構(gòu)上運(yùn)行。為此，EDA 供應(yīng)商與云安全供應(yīng)商密切合作，以調(diào)整他們的技術(shù)來(lái)保護(hù) EDA 工作負(fù)載并防止數(shù)據(jù)泄露。應(yīng)用強(qiáng)大的身份和訪問(wèn)管理功能有助于確保對(duì) EDA 工具用戶訪問(wèn)進(jìn)行適當(dāng)管理。

云供應(yīng)商通常在共享責(zé)任模式下運(yùn)營(yíng)，其中云（即數(shù)據(jù)中心）的安全是供應(yīng)商的責(zé)任，而云中的安全則留給他們的客戶，例如 EDA 供應(yīng)商。EDA 行業(yè)應(yīng)該清楚地了解這個(gè)模型的含義。云供應(yīng)商是否在他們的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序中從頭開(kāi)始構(gòu)建安全性，以及確保操作安全性？EDA 供應(yīng)商是否使用適用于云環(huán)境的加密和下一代監(jiān)控和故障排除工具？

至于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間，云提供商正在構(gòu)建大量冗余，以確保其計(jì)算資源的高可用性和彈性，例如通過(guò)高可用性集群。EDA 應(yīng)用程序可以跨此類集群運(yùn)行，以獲得更好的可靠性和正常運(yùn)行時(shí)間。

云就緒 EDA 和 IP 產(chǎn)品組合

在云合作伙伴 Microsoft、AWS 和 Google Cloud Platform 的支持下，Synopsys 沿著多個(gè)技術(shù)軸進(jìn)行創(chuàng)新，以優(yōu)化其領(lǐng)先的 EDA 軟件。這些優(yōu)化的應(yīng)用程序?yàn)槟谠贫嗽O(shè)計(jì)和驗(yàn)證芯片以及將您的軟件應(yīng)用程序遷移到云端提供了生產(chǎn)力、可擴(kuò)展性、安全性和靈活性。通過(guò)我們的云就緒設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和 IP 解決方案，您可以體驗(yàn)基于云的芯片設(shè)計(jì)的好處：

• 更快獲得結(jié)果：我們的解決方案在主要公共云平臺(tái)上經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證，并得到主要半導(dǎo)體代工廠的認(rèn)可，可與他們的庫(kù)和工藝設(shè)計(jì)套件一起使用
• 提高結(jié)果質(zhì)量：我們的解決方案旨在利用云上可用的大規(guī)模可擴(kuò)展性和彈性
• 更好的結(jié)果成本：我們的解決方案具有彈性和穩(wěn)健性，可利用云上成本優(yōu)化的 Spot 實(shí)例

在半導(dǎo)體行業(yè)，在功能越來(lái)越豐富的高性能芯片的競(jìng)爭(zhēng)壓力下，快速、低成本的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力不斷增強(qiáng)。同時(shí)，EDA 和 IP 供應(yīng)商之間的創(chuàng)新正在產(chǎn)生云優(yōu)化的解決方案，這些解決方案能夠支持極高的計(jì)算需求并縮短芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證任務(wù)的周期時(shí)間。簡(jiǎn)而言之，隨著云中的 EDA 繼續(xù)變得更加復(fù)雜，這反過(guò)來(lái)又加速了其作為持續(xù)半導(dǎo)體創(chuàng)新途徑的采用。這是一個(gè)良性循環(huán)，為整個(gè)行業(yè)以及在我們這個(gè)智能萬(wàn)物時(shí)代依賴先進(jìn)硅芯片的許多行業(yè)帶來(lái)了美好的前景。