云中EDA如何推动半导体创新 云就绪EDA和IP产品组合

作者：Sandeep Mehndiratta，副总裁；Sridhar Panchapakesan，项目管理总监；和技术营销总监 Teng-Kiat Lee；Synopsys 云解决方案

虽然支付处理、业务流程/协作和大数据分析等各种应用程序都依赖于云计算技术，但芯片设计行业的采用速度较慢。到目前为止，实现云中芯片设计的真正好处还有些模糊。

今天，很明显，创新的、面向云的电子设计自动化 (EDA) 解决方案正是以严格的质量要求、苛刻的上市时间目标和高昂的成本定义的半导体行业应对这些挑战所需要的——并茁壮成长。在这篇博文中，我们将仔细研究在摩尔定律的好处开始减弱的情况下，利用公共云进行半导体设计和验证如何帮助推动创新。

这是我们的云专家将在未来几个月分享的一系列帖子的开始。云中的 EDA 显然不仅仅是一种趋势。对于一个正在努力应对爆炸式计算需求以及不断推动减少设计和验证周期时间的行业来说，这是一条前进的道路。在接下来的帖子中，我们的专家将研究 Synopsys 创新的各个方面，以优化基于云的使用模型。

是什么推动芯片设计师走向云端？

即使在几年前，人们对云在硅片开发中的作用的看法也是喜忧参半。毕竟，摩尔定律引导该行业经历了 50 多年的发展和创新。然而，正如埃森哲在其报告“通过即服务模式推动半导体增长”中指出的那样，摩尔定律的步伐正在放缓，而“芯片开发成本飞涨，竞争来自非传统领域，客户要求成倍增加的功率和功能，以支持令人兴奋的新应用，例如物联网 (IoT)、人工智能 (AI)，以及即将推出的量子计算。”

在计算能力无疑已成为半导体厂商完成设计并将产品更快推向市场的瓶颈的情况下，云计算自然成为公司获取设计和验证现代 SoC 所需资源的可行选择。关键IC 设计和验证流程现在可在云端使用。去年底，埃森哲发布了一份报告“半导体行业的云势在必行”，认为云是“加快未来创新步伐的关键”，具有增强安全性和自动化的成熟云解决方案可以带来好处超越现场系统。

让我们仔细看看影响更多芯片设计人员迁移到云端的主要市场驱动因素，以及基于云的解决方案如何帮助推动创新。

更快获得结果

随着芯片变得越来越复杂和越来越大，面对越来越大的上市时间压力，芯片设计和验证资源正成为瓶颈。与此同时，工程工作量也在增加，工程师们一直在用更少的资源管理更多的工作。与在本地数据中心上运行 EDA 解决方案相比，利用云可以打开更多的计算资源来加速基础芯片设计和验证过程。还有弹性的好处——根据需要快速扩大或缩小规模的能力。

例如，让我们考虑库表征，这是一项需要大量计算资源的高度可并行化的任务。众所周知，图书馆表征的资源规划非常困难。例如，在云计算之前，芯片设计公司为这些工作负载投资了自己的高性能数据中心容量。但根据需求模式，这些系统要么被过度利用或利用不足，要么需要对工作负载进行排序，从而导致延迟。另一方面，云计算可以在需要时提供对尽可能多的计算资源的按需访问，从而将图书馆表征等任务的周转时间 (TAT) 从几周缩短到几天。例如，亚马逊网络服务 (AWS) 客户能够将他们的图书馆表征工作负载扩展到超过 120,000 个并行作业，这部分归功于 AWS 和 Synopsys 之间的密切合作。

以突发使用期为特征的任务非常适合迁移到云端。设计人员无需自己投资于资本支出密集的基础设施，就可以灵活地动态利用计算资源。如果需要，他们还可以将计算密集型问题分解成更小的部分，并使用基于云的大规模分布式处理和存储来处理每个部分，前提是数据是分区友好的。时序分析以及物理和功能验证等应用程序在分布式时可以很好地扩展。例如，通过形式验证，您可以本地化设计并在独立部分中执行验证。

提高结果质量

为了保持高级节点设计、具有多个功率域的低功耗设计以及正在推动光罩限制的设计的高质量结果 (QoR)，验证工作在设计流程的所有阶段都呈爆炸式增长。在现实世界中，当内部计算资源并非无限时，设计经理被要求做不可能的事情：权衡上市时间和结果质量。凭借几乎“无限”的资源，云提供了执行大规模模拟、时序签核和物理验证任务的能力，这些任务会导致本地计算资源紧张或崩溃。

更好的结果成本

尽快将质量最好的产品推向市场始终是我们的目标，但以尽可能低的成本生产芯片也是如此。传统的芯片设计公司可能有现有的数据中心投资来支持 EDA 解决方案。即便如此，为了管理成本，他们可能会选择混合工作流程，其中本地计算资源由云资源在突发使用期间增加。同时，小型初创公司可能会发现承担自己的数据中心成本是不切实际的。在这些情况下，云可在需要时提供对最新一代计算和存储资源的访问，并具有即用即付模式的灵活性。

云的弹性也有助于提高结果成本。云的价格确实有所不同，因为一些云供应商允许对计算服务进行投标，价格受需求影响。随着云供应商开发成本更低的计算资源，例如利用过剩容量的现货实例，他们可能能够提供更低的定价。设计公司应该寻找可以利用这些机会的 EDA 解决方案。

半导体设计工程师可以从云解决方案中 EDA 提供的计算资源中受益。

高水平的安全性和系统正常运行时间

半导体行业对迁移到云的一些犹豫与对安全性和系统正常运行时间的可理解担忧有关。采用现代云安全和云原生流程和技术有助于确保 EDA 工作负载将在安全、受监控的云基础架构上运行。为此，EDA 供应商与云安全供应商密切合作，以调整他们的技术来保护 EDA 工作负载并防止数据泄露。应用强大的身份和访问管理功能有助于确保对 EDA 工具用户访问进行适当管理。

云供应商通常在共享责任模式下运营，其中云（即数据中心）的安全是供应商的责任，而云中的安全则留给他们的客户，例如 EDA 供应商。EDA 行业应该清楚地了解这个模型的含义。云供应商是否在他们的基础设施和应用程序中从头开始构建安全性，以及确保操作安全性？EDA 供应商是否使用适用于云环境的加密和下一代监控和故障排除工具？

至于系统正常运行时间，云提供商正在构建大量冗余，以确保其计算资源的高可用性和弹性，例如通过高可用性集群。EDA 应用程序可以跨此类集群运行，以获得更好的可靠性和正常运行时间。

云就绪 EDA 和 IP 产品组合

在云合作伙伴 Microsoft、AWS 和 Google Cloud Platform 的支持下，Synopsys 沿着多个技术轴进行创新，以优化其领先的 EDA 软件。这些优化的应用程序为您在云端设计和验证芯片以及将您的软件应用程序迁移到云端提供了生产力、可扩展性、安全性和灵活性。通过我们的云就绪设计、验证和 IP 解决方案，您可以体验基于云的芯片设计的好处：

• 更快获得结果：我们的解决方案在主要公共云平台上经过生产验证，并得到主要半导体代工厂的认可，可与他们的库和工艺设计套件一起使用
• 提高结果质量：我们的解决方案旨在利用云上可用的大规模可扩展性和弹性
• 更好的结果成本：我们的解决方案具有弹性和稳健性，可利用云上成本优化的 Spot 实例

在半导体行业，在功能越来越丰富的高性能芯片的竞争压力下，快速、低成本的创新驱动力不断增强。同时，EDA 和 IP 供应商之间的创新正在产生云优化的解决方案，这些解决方案能够支持极高的计算需求并缩短芯片设计和验证任务的周期时间。简而言之，随着云中的 EDA 继续变得更加复杂，这反过来又加速了其作为持续半导体创新途径的采用。这是一个良性循环，为整个行业以及在我们这个智能万物时代依赖先进硅芯片的许多行业带来了美好的前景。