Semiconductor Engineering與AMD的CAD基礎(chǔ)設(shè)施和物理設(shè)計(jì)研究員Philip Steinke、 Cadence負(fù)責(zé)云業(yè)務(wù)開發(fā)的副總裁Mahesh Turaga、Lightmatter硬件工程副總裁Richard Ho、Siemens數(shù)字工業(yè)軟件公司云解決方案副總裁Craig Johnson，以及Synopsys研究員Rob Aitken討論了芯片設(shè)計(jì)向云上的轉(zhuǎn)變速度是如何加快的，在云上進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)的好處有哪些，以及當(dāng)今芯片云上設(shè)計(jì)面臨的一些最緊迫的挑戰(zhàn)。

SE：向芯片云上設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變正在加速，相應(yīng)的商業(yè)模式也正在制定，工作負(fù)載也得到了更好的理解，半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中的幾大參與者之間的一些合作就是最好的證明。那么，從用戶的角度來(lái)看，在云上進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)帶來(lái)的最大好處有哪些？在云上設(shè)計(jì)一定能有好處嗎？

Steinke:在AMD，我們采用了混合多云策略。采用云的最大好處是幫助我們擴(kuò)展了計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，使我們?cè)谛枰M(jìn)行計(jì)算時(shí)獲得更大的靈活性，也和我們的項(xiàng)目周期和路線圖非常契合。

我們也很好奇在云上探索差異化解決方案會(huì)有什么樣的收獲。云基礎(chǔ)設(shè)施在一些方面可能會(huì)為我們帶來(lái)便利，如一些我們選擇不部署或難以部署的東西，例如真正的高速網(wǎng)絡(luò)或一些不同的存儲(chǔ)模型。這些都是我們一直在進(jìn)行探索的，看看它們能給我們帶來(lái)什么樣的價(jià)值。

Ho：作為一家無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體初創(chuàng)公司，在云上設(shè)計(jì)對(duì)我們至關(guān)重要。這樣我們無(wú)需為了進(jìn)行設(shè)計(jì)而建設(shè)自己的基礎(chǔ)設(shè)施。但優(yōu)勢(shì)還不僅僅就這一個(gè)。靈活和增加資源的能力，尤其是在驗(yàn)證等方面，對(duì)我們來(lái)說(shuō)也至關(guān)重要；我們不必為一個(gè)工作負(fù)載就調(diào)整整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的大小，而是可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)達(dá)到峰值負(fù)載，并要進(jìn)行流片時(shí)，云能夠根據(jù)我們的需求同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展。

無(wú)論是從應(yīng)用的容量角度，還是從性能角度，這種外包整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的方式都具有極大的價(jià)值。我們可以使用最新的CPU核心，而無(wú)需不斷升級(jí)自己的內(nèi)部CPU，事實(shí)上我們還可以受益于云運(yùn)營(yíng)商在后臺(tái)進(jìn)行的自動(dòng)升級(jí)。

此外，我們也能減少IT部門的人員配置，并能夠利用云上的安全性和他們提供的支持，這是我們能夠快速實(shí)現(xiàn)流片并向前邁進(jìn)的關(guān)鍵因素之一。在云上的這些工具，以及可以在云上使用的一系列工具，對(duì)我們來(lái)說(shuō)都非常有價(jià)值。

SE：從EDA工具提供商的角度來(lái)看，你們?cè)趺纯葱酒粕显O(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)？

Johnson：云基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)于服務(wù)動(dòng)態(tài)需求的應(yīng)對(duì)非常好。另一個(gè)令人驚訝的是其硬件的可用性。這和五年前的情況大相徑庭。新冠疫情導(dǎo)致的供應(yīng)鏈問(wèn)題，讓交付周期變得非常長(zhǎng)，即使是大公司也要比正常情況下等待更長(zhǎng)的時(shí)間。能夠利用云基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)解決這一問(wèn)題已經(jīng)毋庸置疑。

Turaga：我們從客戶那里聽到了很多商業(yè)優(yōu)勢(shì)，包括工程生產(chǎn)力的提高、創(chuàng)新的增加、更快的上市時(shí)間，這些都是一些商業(yè)利益。有一個(gè)例子是基于Arm的服務(wù)器在云上對(duì)Cadence工具進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試，他們預(yù)測(cè)能夠以多快的速度將上市時(shí)間縮短兩個(gè)月。他們工作得也非常愉快。

還有一件我們都很在意的事，那就是如果無(wú)需等待工作運(yùn)行，無(wú)需排隊(duì)，但我們所有人工作起來(lái)都會(huì)很快樂(lè)。這提高了生產(chǎn)力和整體吞吐量。然后你也可以有時(shí)間做更多的事。

Aitken：另一個(gè)好處是能夠進(jìn)行控制和監(jiān)控，因此，作為云管理員，你可以跟蹤用戶在做什么，這和以前不同，每個(gè)人都需排隊(duì)等待。在這種情況下，你能夠了解在既定時(shí)間內(nèi)，項(xiàng)目需要計(jì)算的級(jí)別，所以這對(duì)設(shè)施的管理也很有幫助。

SE：芯片云上設(shè)計(jì)需要解決的最大挑戰(zhàn)是什么？

Ho：需要解決的問(wèn)題之一是啟動(dòng)大型項(xiàng)目時(shí)需要的延遲非常低。有時(shí)，云中會(huì)有一定數(shù)量的虛擬機(jī)（VM），并且想運(yùn)行100,000個(gè)模擬項(xiàng)目時(shí)，拆分這些額外的VM實(shí)際上需要很長(zhǎng)時(shí)間，這樣就會(huì)變成一個(gè)問(wèn)題。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，我們可以做一些事情來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)備，讓虛擬機(jī)也做好準(zhǔn)備，并能夠管理這些事情，以實(shí)現(xiàn)大容量的低延遲啟動(dòng)。

另一個(gè)大問(wèn)題是，這不僅僅與基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)，還與許可證有關(guān)。EDA供應(yīng)商仍在以10年前的模式，按三年為期簽訂合同。在云端，則需要他們具有靈活性。當(dāng)我們處于項(xiàng)目低峰時(shí)，EDA供應(yīng)商需要允許我們?cè)谌魏吻闆r下都能取得許可。然后，當(dāng)我們達(dá)到項(xiàng)目高峰時(shí)，他們則需要能夠快速為我們提供許可，并能夠讓我們立即調(diào)度它們，這樣我們就不會(huì)受到資源的阻礙和約束。

這是目前比較麻煩的事情之一。我們不僅要為機(jī)器進(jìn)行預(yù)案，還要為獲得許可進(jìn)行提前預(yù)案。如果一切都是無(wú)縫銜接的，那就完美了。

Steinke：目前云計(jì)算能力分布全球，但我們?nèi)允褂?0年代風(fēng)格的數(shù)據(jù)中心，算法仍在低數(shù)量的CPU內(nèi)核上運(yùn)行，并尋找某種非常接近計(jì)算的POSIX存儲(chǔ)。你能擴(kuò)展的只有這么多。

從現(xiàn)代計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的角度來(lái)看，云帶來(lái)的是一個(gè)真正的全球分布式網(wǎng)絡(luò)，在這里，每個(gè)云提供商都建立了一個(gè)跨越不同地理位置的龐大骨干網(wǎng)，以及基于對(duì)象存儲(chǔ)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)在不同位置都可使用數(shù)據(jù)。例如我可能想要在南極洲或廷巴克圖進(jìn)行計(jì)算，而其他人可能不需要它，那里的價(jià)格就會(huì)變得最低，我的數(shù)據(jù)也可以在合理的時(shí)間內(nèi)到達(dá)那里。但要做到這一點(diǎn)，我們將需要能夠在這種分布式環(huán)境中工作的工具，并了解如何在需要數(shù)據(jù)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，而且不需要一直增加工作負(fù)載。我們還需要能夠擴(kuò)展CPU的數(shù)量，以真正加快這些大項(xiàng)目的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

Ho：如今，假如許多工具流都使用POSIX風(fēng)格，共享NFS存儲(chǔ)，這樣導(dǎo)致將數(shù)據(jù)從一個(gè)云移動(dòng)到另一個(gè)云既昂貴又耗時(shí)。這是個(gè)大問(wèn)題。現(xiàn)在很多EDA工具都預(yù)設(shè)了您已經(jīng)擁有共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，我們必須解決這種情況。

Aitken：就某些算法來(lái)說(shuō)，這說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。有一些類型的工作負(fù)載，如模擬等，很容易轉(zhuǎn)移到云計(jì)算模型。還有一些，比如布局布線，則會(huì)很難，因?yàn)檫@些算法本身是在很久之前的時(shí)代——人坐在工作站前打字和文件系統(tǒng)進(jìn)行交互——開發(fā)的。該解決方案的結(jié)構(gòu)使得使用現(xiàn)代文件系統(tǒng)和通信在數(shù)據(jù)中心上擴(kuò)展該算法變得毫無(wú)意義。

因此，研究團(tuán)隊(duì)需要做的工作就是要如何設(shè)計(jì)一個(gè)新的布局布線算法，或者其他可以映射到云環(huán)境的本地?cái)?shù)據(jù)密集型算法。實(shí)際上，如果你要從頭開始，在還沒(méi)有人意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題前，你可能需要另一種不同的方法來(lái)解決這一問(wèn)題。但在這個(gè)領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)了三四十年之后，移動(dòng)是很困難的。

Johnson：對(duì)于大多數(shù)問(wèn)題，如許可，甚至計(jì)算的存儲(chǔ)和可用性，總是有三個(gè)限制，即經(jīng)濟(jì)限制、技術(shù)限制和運(yùn)營(yíng)限制，通常他們是代表這些不同派別的公司的不同利益相關(guān)者。

從技術(shù)角度來(lái)看，可能很容易找到一個(gè)解決方案，但它不能兼顧經(jīng)濟(jì)利益或運(yùn)營(yíng)的便利性。之所以一直無(wú)法解決這些問(wèn)題，歸根結(jié)底是如何找到組合的最小公分母和最佳公分母。我們認(rèn)為這些是EDA供應(yīng)商的共同問(wèn)題。

Turaga：我同意以上都是我們目前面臨的一些挑戰(zhàn)，我們也正在努力解決其中的一些挑戰(zhàn)。我們已經(jīng)開始提供靈活的許可模式。就數(shù)據(jù)問(wèn)題，我們?nèi)栽谘芯空_的數(shù)據(jù)量到底是多少，并在正確的時(shí)間以正確的數(shù)量提供。這是一個(gè)挑戰(zhàn)。有一些行業(yè)解決方案具有flex緩存，IBM有一些開源解決方案可以解決一些數(shù)據(jù)同步問(wèn)題，可以使數(shù)據(jù)在預(yù)置型(on-prem)模型和云之間無(wú)縫傳輸。

正如Rob指出的，有一件事仍然是一個(gè)問(wèn)題，那就是一些工作負(fù)載更適合于此，而另一些工作負(fù)載則更復(fù)雜，這取決于特定的數(shù)據(jù)需求。例如，通過(guò)驗(yàn)證，將正確的項(xiàng)目數(shù)據(jù)發(fā)送到云中并返回結(jié)果變得非常有意義。對(duì)于像實(shí)現(xiàn)或多物理分析這樣的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目，你必須采取不同的策略。

采用混合工具也是我們正在考慮解決這一問(wèn)題的另一個(gè)方法，因此基本上，處于預(yù)處理工具舒適區(qū)的客戶可以只發(fā)送所需的數(shù)據(jù)，然后只返回他們所需要的結(jié)果。

責(zé)任編輯：彭菁