先進(jìn)制程推升算力需求 云端EDA帶來靈活彈性

 自從芯片設(shè)計(jì)進(jìn)入自動(dòng)化的年代，EDA工具就扮演著推進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的關(guān)鍵角色，而且不僅是在規(guī)劃設(shè)計(jì)的層面，在驗(yàn)證生產(chǎn)方面也有著舉足輕重的地位。現(xiàn)在任何先進(jìn)制程要進(jìn)入商業(yè)階段，與EDA業(yè)者的協(xié)作與共同開發(fā)已是必經(jīng)的階段。

圖一 : 次世代先進(jìn)制程的芯片開發(fā)有很高的算力需求，因此企業(yè)開始采取具備彈性拓展與使用靈活性優(yōu)勢的云端解決方案。

所以我們幾乎可以這么說，EDA與芯片設(shè)計(jì)，就是一體的兩面，沒有EDA大概也沒有當(dāng)代的芯片設(shè)計(jì)。尤其是目前極端復(fù)雜的單芯片架構(gòu)和億萬計(jì)的晶體管邏輯，已無任何人能夠離開計(jì)算機(jī)環(huán)境進(jìn)行開發(fā)，想再拿出紙張和筆來做架構(gòu)，已是天方夜譚。

制程不斷微縮 EDA算力需求節(jié)節(jié)高升

也因此，芯片設(shè)計(jì)的質(zhì)量和流程要有所精進(jìn)，EDA工具的搭配與協(xié)助，都是影響成敗的關(guān)鍵。而隨著芯片制程不斷縮小，單一芯片內(nèi)的晶體管與電路數(shù)量也持續(xù)倍增，芯片的生產(chǎn)流程也進(jìn)入了新的時(shí)代，云端IC設(shè)計(jì)就是其中之一趨勢。

為什么IC設(shè)計(jì)會(huì)開始轉(zhuǎn)向采用云端的方案， Cadence臺(tái)灣總經(jīng)理宋栢安指出：「開發(fā)平臺(tái)的計(jì)算機(jī)運(yùn)算力不足，是促使IC設(shè)計(jì)采用云端解決方案的主要驅(qū)力?！?

他表示，次世代先進(jìn)制程的芯片開發(fā)有很高的算力需求，而僅因這些開發(fā)項(xiàng)目的需求去建置專屬的設(shè)備，在成本上并不合理，因此企業(yè)開始采取具備彈性拓展與使用靈活性優(yōu)勢的云端解決方案。尤其是對(duì)中小型的芯片業(yè)者來說，投入高成本的先進(jìn)制程設(shè)計(jì)硬件，負(fù)擔(dān)更顯得吃重。

圖二 : 一般而言，IC設(shè)計(jì)公司的運(yùn)算力需求是呈現(xiàn)波型的震蕩。

Cadence指出，一般而言，IC設(shè)計(jì)公司的運(yùn)算力需求是呈現(xiàn)波型的震蕩，也就是會(huì)有高峰期與閑置期。然而，企業(yè)的硬件算力是固定的，所以經(jīng)常出現(xiàn)高峰期算力供給不足；閑置期的算力又會(huì)有明顯的剩余，不易產(chǎn)生最佳的效益。而云端EDA方案就可改善上述的問題。

Mentor也持相同的看法。Mentor亞太區(qū)技術(shù)總監(jiān)李立基指出，由于芯片的規(guī)模不斷增長，制程尺寸不斷縮小，設(shè)計(jì)復(fù)雜度持續(xù)提升，IT正面對(duì)IC設(shè)計(jì)日益增加的算力需求。無論是大型業(yè)者或中小型業(yè)者的IC開發(fā)團(tuán)隊(duì)，都面臨?EDA峰值性能需求難以被滿足的問題。

他表示，對(duì)于大型業(yè)者而言，一方面，運(yùn)算資源激增和多個(gè)項(xiàng)目的同時(shí)發(fā)生會(huì)導(dǎo)致IT資源短缺。另一方面，除了占據(jù)市場領(lǐng)先陣營，需要快速實(shí)現(xiàn)一款新產(chǎn)品的量產(chǎn)；而對(duì)于中小型業(yè)者，一方面對(duì)更大服務(wù)器中心的需求增加，另一方面成本和采購整套工具軟件的重復(fù)利用率都令其擔(dān)憂。由此，可被快速部署，靈活采用并具有成本效益的云端方案就成?一種必然趨勢。

IC設(shè)計(jì)流程復(fù)雜 彈性云端EDA方案效益佳

在這樣的趨勢下，云端IC設(shè)計(jì)方案將成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的必然，但如何導(dǎo)入和安排資源，也是業(yè)者需要關(guān)注的環(huán)節(jié)。不過在EDA業(yè)者的努力下，云端方案的運(yùn)用情境幾乎與傳統(tǒng)無異，開發(fā)者甚至感覺不出差異。

宋栢安表示，Cadence是EDA工具商，一直以來就專注于EDA軟件技術(shù)的耕耘，無論是在云端或者傳統(tǒng)的方案，讓用戶可以高效率的進(jìn)行開發(fā)，是他們首要的任務(wù)。也因此，對(duì)客戶來說，只要有需要，就能無縫接軌云端方案。

但宋栢安也強(qiáng)調(diào)，IC設(shè)計(jì)可以區(qū)分成不同的階段，前端的布局與架構(gòu)階段，對(duì)于算力的需要并不高，在本地的平臺(tái)就可以處理；但后段的驗(yàn)證與模擬，就需要較高的運(yùn)算能力，也比較有采用云端方案的機(jī)會(huì)。

Mentor李立基指出，IC設(shè)計(jì)流程很復(fù)雜，涉及到很多步驟，算力要求也不同。有些可以折開到多部計(jì)算機(jī)或多線程上，有些則可能需要一臺(tái)具有高內(nèi)存容量的計(jì)算機(jī)。由于運(yùn)算資源各不相同，云端方案提供了在需要時(shí)獲得所需硬件的靈活性，優(yōu)化了運(yùn)算成本和項(xiàng)目進(jìn)度間的權(quán)衡。

盡管云端方案擁有諸多優(yōu)勢，但它仍有一些建置與應(yīng)用的挑戰(zhàn)。最基本的，就是要連結(jié)云端的服務(wù)。由于各家公司對(duì)于云端有不同的系統(tǒng)規(guī)劃與建置，要把公司原本的IT系統(tǒng)鏈接到云端，或者把公司的云端整合到EDA的服務(wù)上，這之間都需要一定程度的調(diào)動(dòng)。

復(fù)雜度與安全性是導(dǎo)入挑戰(zhàn)

「復(fù)雜度是第一個(gè)挑戰(zhàn)，但現(xiàn)在已有很多的解決方案可協(xié)助。」宋栢安說道。

他表示，Cadence已與云端相關(guān)的伙伴合作，大幅簡化了相關(guān)的流程與接口。客戶只要跟Cadence簽屬付費(fèi)的云端授權(quán)，就能夠使用云端的服務(wù)，無須分散力量去憂心云端的介接問題。且能支持目前主流的云端平臺(tái)商，給予客戶最大的彈性。

安全性，則是另一個(gè)云端方案衍生的議題。由于采用遠(yuǎn)程的流程，敏感數(shù)據(jù)就會(huì)流出或者被侵入的風(fēng)險(xiǎn)，因此客戶對(duì)于云端方案的安全性格外的關(guān)注。但宋?安強(qiáng)調(diào)，就技術(shù)層次來看，目前云端方案已具備足夠的安全性，是值得信賴的方案，只是客戶的信任度仍不高。

他也認(rèn)為，無論是云端方案的導(dǎo)入和信息數(shù)據(jù)的安全性，其實(shí)目前的技術(shù)已都能因應(yīng)，客戶可以放心使用。

對(duì)于安全性，李立基也認(rèn)為，安全感是目前云端方案的主要挑戰(zhàn)所在。由于智財(cái)（IP）對(duì)于任何公司都是至關(guān)重要的資產(chǎn)。如果公有云不能滿足使用者對(duì)于安全的需求，那?使用者就不得不轉(zhuǎn)向私有云，從而失去了采用云端方案的成本效益。

而除了安全性之外，李立基認(rèn)為云端方案的另一個(gè)挑戰(zhàn)就是成本。他指出，云端雖是一種必然需求，但目前EDA云服務(wù)的成本并沒有明顯優(yōu)勢，從業(yè)者需要努力共同打造針對(duì)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)行之有效的商業(yè)模式，來降低云端方案的成本。

另一方面，李立基則強(qiáng)調(diào)，EDA運(yùn)算所需要的資源并不是固定的，業(yè)者要在正確的時(shí)間訪問正確的資源中心。因此在安全和成本之外，更重要的挑戰(zhàn)是如何采用云端方案實(shí)現(xiàn)更多的創(chuàng)新性和可能性來獲得競爭優(yōu)勢，而不僅僅是將云運(yùn)算作為低成本的基礎(chǔ)設(shè)施來承載其設(shè)計(jì)流程。

值得注意的是，在IC開發(fā)的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生臨時(shí)的算力需求，也就是項(xiàng)目開發(fā)到后段的進(jìn)度時(shí)，突然爆發(fā)出大量的算力需求，這時(shí)就會(huì)有額外增加的授權(quán)需求，此時(shí)云端方案就會(huì)是最佳的因應(yīng)之道。

宋栢安表示，盡管短期的授權(quán)費(fèi)會(huì)較高，但是長期來看，云端的方案仍會(huì)是較經(jīng)濟(jì)的選擇。不過選擇云端的方案，就是要面臨把數(shù)據(jù)放在云上的情況。

深化云端系統(tǒng)合作 提供無縫介接體驗(yàn)

展望未來的云端方案布局，宋栢安表示，Cadence將會(huì)積極與云端業(yè)者合作，把云端的運(yùn)行接口整合到旗下的產(chǎn)品里，客戶只需要面對(duì)Cadence即可，無須再去處理云端供貨商的選擇與介接的問題。而Cadence也會(huì)致力于推動(dòng)云端IC設(shè)計(jì)方案的普及，并廣邀云端與相關(guān)的業(yè)者共襄盛舉。

另一方面，Cadence也正積極擴(kuò)展在系統(tǒng)端的設(shè)計(jì)服務(wù)能力，提供除了芯片開發(fā)之外，更廣泛的軟件設(shè)計(jì)與仿真工具，包含電訊和熱力設(shè)計(jì)等。而這些系統(tǒng)端的設(shè)計(jì)也有很高的需求在云端方案方面。

至于目前已是西門子旗下的Mentor，則是朝向發(fā)展「EDA 4.0」的概念，希望通過3D IC和SiP等新的芯片制造技術(shù)、ECAD/MCAD協(xié)同設(shè)計(jì)，以及虛擬/Digital Twin系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，來實(shí)現(xiàn)AI系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析和云運(yùn)算應(yīng)用。

李立基表示，在上述這些基礎(chǔ)上，Mentor將繼續(xù)深化和細(xì)化與合作伙伴的合作，為產(chǎn)業(yè)帶來安全可靠、適用性高的云端方案。