云端芯片设计展望 云中芯片设计的案例研究

作者：Synopsys 高级总监 Mike Gianfagna

向云的迁移正在如火如荼地进行。无论您是否知道，您生活中越来越多的部分都托管在云中。您的个人财务、您的照片、您为雇主所做的工作中越来越多的百分比以及您的整个社交媒体足迹都托管在一个公共计算平台上。趋势是不可否认的。出于各种原因，有些人仍然拒绝迁移到云端——稍后会详细介绍。无论当前状态如何，几乎所有人都同意云计算将成为主导的 IT 基础设施。如果我们能就何时发生这种情况达成一致。

有许多类比适用于此。最简单的一种是将计算作为实用程序。大多数私人和大公司不建造自己的发电厂。从能够带来巨大规模经济的公用事业公司那里购买离网电力更具成本效益。太阳能正在改变这种动态，但它是一种补充策略而不是替代策略。我确实知道有人在远离电网的偏僻地方购买土地，并开始走上能源自给自足的道路。该项目很快变得复杂而昂贵。然而，我们仍然有许多公司在运行本地数据中心——相当于运行您自己的私有电网。

安全性是另一个“购买与构建”的决定。所有企业都拥有存储在计算场中的非常敏感的数据。将其全部置于企业防火墙之后会带来安全感和控制感。然而，当你仔细观察时，还有另一种动态在起作用。企业实体越大越突出，它们就越容易成为黑客的目标。这意味着对防火墙安全性的投资不断增加。我们遇到了另一个规模经济问题。公共云提供商也是巨大的黑客攻击目标。这种类型的典型企业将投入大量资源来保护其与外界的接口。这项投资通常远远超过任何一个企业实体所能承担的，无论其规模如何。在这种情况下，规模有利于公共云提供商的强大安全性。公共云是处理大部分信用卡交易的地方。它往往是安全的。

云端芯片设计案例

许多市场和应用程序共享上述动态。复杂芯片的设计给云迁移带来了另一组挑战。芯片设计工作负载可能是独一无二的。设计过程的不同部分将要求 CPU 功率、CPU 并行度、内存利用率和磁盘空间的配置文件大不相同。EDA 设计流程也采用 NFS 文件结构，这是早期云环境遇到的问题。

芯片设计工作负载的计算基础设施要求的动态范围也带来了挑战。请求太少，工作就会失败。要求太多，你会很快花光你的全部预算。没有帮助，这可能是一个非常困难的问题。

云中芯片设计的案例研究

虽然以上所有内容都描绘了一幅令人生畏的画面，但我在这里告诉您在云中设计芯片，可靠、可预测且具有成本效益确实是可能的。在以前的生活中，我为一家 ASIC 和 IP 公司负责营销和 IT。这两项职责如何找到我是另一天的故事。

我们的工程基础设施在一个私人托管的数据中心上运行。就设计流程部分的计算要求而言，典型的复杂 ASIC 设计流程可能会膨胀 5 到 10 倍。在这种情况下，固定的计算占用空间并不好。因此，我们开始了一个雄心勃勃的项目，将我们的整个 FinFET 级设计流程转移到 Google Cloud Platform。这些是云迁移的早期阶段，谷歌对其云上的芯片设计测试案例很感兴趣。对我们来说是个好消息。

我们一次解决了 NFS 文件系统问题、分层存储问题（固态磁盘非常昂贵，请明智地使用它们）、海量数据传输问题和交互延迟问题。这只是我们面临的所有挑战的简短列表。最后，我们成功了。在一个阳光明媚的周五下午，我们将*所有*工程工作负载从我们的私有数据中心转移到爱荷华州和新加坡的两个 Google Cloud 实例。我们的私人数据中心一片漆黑。

最好的部分是没有人注意到。ASIC 和 IP 设计工作在全球范围内继续进行。缺乏影响确实是我们所希望的最好的回报。我们在 EDA 公司和其他公司提供完整的云产品之前就开始了这项工作。今天，世界是一个不同的地方，对云端芯片设计的支持得到了更好的发展，并且一直在改进。事实上，云中芯片设计的前景是晴空万里，趋势正在变暖。关于这一趋势，未来还有很多话要说。