作者：Sandeep Mehndiratta，副總裁；Sridhar Panchapakesan，項目管理總監(jiān)；和技術(shù)營銷總監(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算技術(shù)，但芯片設(shè)計行業(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)計自動化 (EDA) 解決方案正是以嚴(yán)格的質(zhì)量要求、苛刻的上市時間目標(biāo)和高昂的成本定義的半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)所需要的——并茁壯成長。在這篇博文中，我們將仔細(xì)研究在摩爾定律的好處開始減弱的情況下，利用公共云進(jìn)行半導(dǎo)體設(shè)計和驗證如何幫助推動創(chuàng)新。

這是我們的云專家將在未來幾個月分享的一系列帖子的開始。云中的 EDA 顯然不僅僅是一種趨勢。對于一個正在努力應(yīng)對爆炸式計算需求以及不斷推動減少設(shè)計和驗證周期時間的行業(yè)來說，這是一條前進(jìn)的道路。在接下來的帖子中，我們的專家將研究 Synopsys 創(chuàng)新的各個方面，以優(yōu)化基于云的使用模型。

是什么推動芯片設(shè)計師走向云端？

即使在幾年前，人們對云在硅片開發(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，正如埃森哲在其報告“通過即服務(wù)模式推動半導(dǎo)體增長”中指出的那樣，摩爾定律的步伐正在放緩，而“芯片開發(fā)成本飛漲，競爭來自非傳統(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算?！?/p>

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

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

更快獲得結(jié)果

隨著芯片變得越來越復(fù)雜和越來越大，面對越來越大的上市時間壓力，芯片設(shè)計和驗證資源正成為瓶頸。與此同時，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。與在本地數(shù)據(jù)中心上運(yùn)行 EDA 解決方案相比，利用云可以打開更多的計算資源來加速基礎(chǔ)芯片設(shè)計和驗證過程。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，讓我們考慮庫表征，這是一項需要大量計算資源的高度可并行化的任務(wù)。眾所周知，圖書館表征的資源規(guī)劃非常困難。例如，在云計算之前，芯片設(shè)計公司為這些工作負(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)要么被過度利用或利用不足，要么需要對工作負(fù)載進(jìn)行排序，從而導(dǎo)致延遲。另一方面，云計算可以在需要時提供對盡可能多的計算資源的按需訪問，從而將圖書館表征等任務(wù)的周轉(zhuǎn)時間 (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書館表征工作負(fù)載擴(kuò)展到超過 120,000 個并行作業(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)計人員無需自己投資于資本支出密集的基礎(chǔ)設(shè)施，就可以靈活地動態(tài)利用計算資源。如果需要，他們還可以將計算密集型問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來處理每個部分，前提是數(shù)據(jù)是分區(qū)友好的。時序分析以及物理和功能驗證等應(yīng)用程序在分布式時可以很好地擴(kuò)展。例如，通過形式驗證，您可以本地化設(shè)計并在獨(dú)立部分中執(zhí)行驗證。

提高結(jié)果質(zhì)量

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

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)計公司可能有現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心投資來支持 EDA 解決方案。即便如此，為了管理成本，他們可能會選擇混合工作流程，其中本地計算資源由云資源在突發(fā)使用期間增加。同時，小型初創(chuàng)公司可能會發(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，云可在需要時提供對最新一代計算和存儲資源的訪問，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。云的價格確實(shí)有所不同，因為一些云供應(yīng)商允許對計算服務(wù)進(jìn)行投標(biāo)，價格受需求影響。隨著云供應(yīng)商開發(fā)成本更低的計算資源，例如利用過剩容量的現(xiàn)貨實(shí)例，他們可能能夠提供更低的定價。設(shè)計公司應(yīng)該尋找可以利用這些機(jī)會的 EDA 解決方案。

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

高水平的安全性和系統(tǒng)正常運(yùn)行時間

半導(dǎo)體行業(yè)對遷移到云的一些猶豫與對安全性和系統(tǒng)正常運(yùn)行時間的可理解擔(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)大的身份和訪問管理功能有助于確保對 EDA 工具用戶訪問進(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，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)行時間，云提供商正在構(gòu)建大量冗余，以確保其計算資源的高可用性和彈性，例如通過高可用性集群。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)用程序為您在云端設(shè)計和驗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。通過我們的云就緒設(shè)計、驗證和 IP 解決方案，您可以體驗基于云的芯片設(shè)計的好處：

• 更快獲得結(jié)果：我們的解決方案在主要公共云平臺上經(jīng)過生產(chǎn)驗證，并得到主要半導(dǎo)體代工廠的認(rèn)可，可與他們的庫和工藝設(shè)計套件一起使用
• 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)?？蓴U(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)，在功能越來越豐富的高性能芯片的競爭壓力下，快速、低成本的創(chuàng)新驅(qū)動力不斷增強(qiáng)。同時，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算需求并縮短芯片設(shè)計和驗證任務(wù)的周期時間。簡而言之，隨著云中的 EDA 繼續(xù)變得更加復(fù)雜，這反過來又加速了其作為持續(xù)半導(dǎo)體創(chuàng)新途徑的采用。這是一個良性循環(huán)，為整個行業(yè)以及在我們這個智能萬物時代依賴先進(jìn)硅芯片的許多行業(yè)帶來了美好的前景。