作為半導體產(chǎn)業(yè)的核心，芯片技術復雜，產(chǎn)業(yè)結構高度專業(yè)化。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的迅速擴張，產(chǎn)業(yè)競爭加劇，分工模式進一步細化。目前芯片市場產(chǎn)業(yè)鏈為：IC設計研發(fā)、IC制造和IC封裝測試等三大關鍵環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，且各個環(huán)節(jié)都要達到制造精密度的巔峰。

三大環(huán)關鍵節(jié)中，IC設計處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，其核心是EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）。EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能性能的源頭，從仿真、綜合到版圖，從前端到后端，從模擬到數(shù)字再到混合設計，以及后面的工藝制造等，EDA涵蓋了IC設計、布線、驗證和仿真等所有方面，在整個芯片設計產(chǎn)業(yè)鏈中具有舉足輕重的作用。

由于中國EDA行業(yè)起步較晚，整體市場規(guī)模相對較小，疊加美國對中國企業(yè)EDA出口限制等因素，短時間內(nèi)會影響國內(nèi)芯片企業(yè)的設計能力。但國家和市場高度重視EDA行業(yè)，已經(jīng)在EDA軟件領域展開戰(zhàn)略布局，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》將集成電路列為七大科技前沿領域攻關的第三位，EDA的攻關更是位列集成電路之首，自主可控的國產(chǎn)EDA軟件有望快速崛起，市場規(guī)模將進一步增長。

從全球科技產(chǎn)業(yè)周期的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)，人工智能和虛擬/增強現(xiàn)實領域的新機遇使得整個集成電路生產(chǎn)周期各階段的半導體公司都能受益，但擁有性能更強、技術更先進的EDA設計平臺將助推客戶設計出更好的芯片并快速推向市場，特別是智能手機、智能汽車領域?qū)Ω叨诵酒男枨笈c日俱增，對設計復雜度以及可靠性的要求也大幅提高，使得EDA平臺性能的重要性愈發(fā)突出。

芯片設計不僅是半導體全流程中銷售額占比最高，增速最快的環(huán)節(jié)，也是半導體芯片制造全域中耗時最久的周期環(huán)節(jié)。一款芯片從設計到投放市場平均需要24~30個月，其中研發(fā)設計用時12~18個月，EDA研發(fā)設計中的驗證仿真就占7成左右的研發(fā)時間，原因是EDA芯片設計工作流程是計算密集型負載，設計仿真是一個近乎“無限”的模擬空間。隨著設備中寄存器和存儲元件數(shù)量的增加，模擬芯片的功能和性能是一個嚴峻的挑戰(zhàn)，大型片上系統(tǒng)設計可能有數(shù)10億個晶體管，大量狀態(tài)需要驗證。一次全芯片仿真往往需要數(shù)以星期計的時間，嚴重制約設計效率和質(zhì)量。所以，設計人員需要使用多種加速技術來最大化覆蓋范圍并確保正確的實現(xiàn)預期功能。

從技術層面看，由于逆光刻技術（ILT）的廣泛應用，7nm及以下的圖形特征尺寸方面要求更高的精度和工藝余量，必須解決阻止ILT大規(guī)模采用所面臨的計算時間長、特定于曲線OPC的掩模規(guī)則檢查（MRC）、較大的布局文件大小等問題。現(xiàn)在GPU光刻模擬方面取得的進步比傳統(tǒng)CPU計算的速度提高了10倍以上，機器學習（ML）通過學習現(xiàn)有解決方案，進一步加快了ILT模型的速度。另外，下一代光刻機變得越來越昂貴，因此，通過ILT從現(xiàn)有光刻機中提取新的價值和性能是一個更具吸引力的選擇。

EDA+GPU整體解決方案介紹

NADDOD納多德作為NVIDIA網(wǎng)絡產(chǎn)品的Elite Partner (精英合作伙伴)、Inception初創(chuàng)加速計劃成員，根據(jù)自身技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢和對芯片設計行業(yè)的深入洞察，針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的緊迫現(xiàn)狀，推出針對芯片設計行業(yè)的EDA+GPU服務器軟硬件一體化方案，利用HPC+渲染（計算機圖形學）+ ML/DL的統(tǒng)一加速體系結構，提供大量高效的計算能力，助力芯片的設計與制造，提高掩模圖案和缺陷檢測應用的速度和效率，大幅提升EDA平臺性能的快速擴展，讓芯片設計更加高效、智能。

整體解決方案架構如下圖所示，NADDOD納多德提供從底層的硬件（光聯(lián)接、交換機，GPU服務器）、軟件平臺（CUDA-X/DOCA ）再到EDA/OPC軟件的整體解決方案，為芯片設計行業(yè)加速發(fā)展深度賦能。

在GPU產(chǎn)品方面，以NVIDIA DGX A100為例，它適用于所有AI工作負載的通用系統(tǒng)，在全球首個5 PetaFLOPS AI系統(tǒng)中提供前所未有的計算密度、性能和靈活性。DGX A100采用NVIDIA A100 Tensor Core GPU，使企業(yè)能夠?qū)⒂柧?、推理和分析整合到一個統(tǒng)一的、易于部署的AI 基礎架構中，包括直接訪問NVIDIA AI專家。

基于NVIDIA DGX A100構建的AI系統(tǒng)

EDA軟件

在EDA產(chǎn)品方面，NADDOD納多德通過與EDA供應商深度合作，形成了EDA+GPU服務器軟硬件一體化解決方案，提供模擬電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設計EDA工具、平板顯示電路設計全流程EDA工具、系統(tǒng)和晶圓制造EDA工具等全系列EDA軟件產(chǎn)品。

在應用方面，在NVIDIA V100 32GB GPU上，NVIDIA DGX與典型的CPU運行相比，ILT計算的加速超過10倍。在光學和抗蝕劑建模的許多關鍵組件中，實現(xiàn)了超過20倍的加速。目前，已在NVIDIA A100 80GB GPU 集群上使用內(nèi)部ILT引擎對關鍵層進行生產(chǎn)規(guī)模校準和測試。

基于GPU的ILT加速

為EDA平臺提供出色的性能支持

NADDOD納多德基于EDA+GPU服務器軟硬件一體化的芯片設計行業(yè)解決方案可幫助EDA平臺實現(xiàn)性能的快速擴展，讓芯片設計更加高效、智能。采用 NVIDIA DGX軟件堆棧，憑借集成的AI軟件套件，可以簡化大規(guī)模加速計算部署，將獲得工作成果所需的時間從幾個月縮短到幾小時，提高IT部署效率，降低企業(yè)運營成本。

另外，DGX通過不斷優(yōu)化軟件來減少訓練時間，在MLPerf 0.6基準測試中創(chuàng)造了八項性能記錄。利用超強的GPU計算性能和深度學習（DL）的最新進展，顯著減少了EDA軟件復雜計算算法所需的時間。

利用EDA軟件所支持的通用文件格式，解決ILT較大的布局文件大小。同時NADDOD納多德提供的端到端EDA解決方案，包括CPU/GPU服務器、高性能存儲系統(tǒng)、高速交換網(wǎng)絡、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份保護、遠程虛擬化接入及集群構建在內(nèi)的整體解決方案交付，最終實現(xiàn)一體化構建EDA基礎架構。

EDA+GPU服務器軟硬件一體化解決方案還可在EDA工具層面，針對GPU硬件特性進行深度、定制化的優(yōu)化。通過調(diào)整EDA并行算法中的數(shù)據(jù)結構、并行顆粒以及調(diào)度流程，最大程度挖掘GPU的加速性能，同時減輕用戶負擔，提高部署效率，為用戶提供最大化的價值。

審核編輯 黃昊宇