先進制程推升算力需求 云端EDA帶來靈活彈性

EDA/PCB   作者:籃貫銘 時間:2020-06-30來源:CTIMES

 自從芯片設計進入自動化的年代,EDA工具就扮演著推進半導體技術的關鍵角色,而且不僅是在規劃設計的層面,在驗證生產方面也有著舉足輕重的地位?,F在任何先進制程要進入商業階段,與EDA業者的協作與共同開發已是必經的階段。

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

 

所以我們幾乎可以這么說,EDA與芯片設計,就是一體的兩面,沒有EDA大概也沒有當代的芯片設計。尤其是目前極端復雜的單芯片架構和億萬計的晶體管邏輯,已無任何人能夠離開計算機環境進行開發,想再拿出紙張和筆來做架構,已是天方夜譚。

 

制程不斷微縮 EDA算力需求節節高升

 

也因此,芯片設計的質量和流程要有所精進,EDA工具的搭配與協助,都是影響成敗的關鍵。而隨著芯片制程不斷縮小,單一芯片內的晶體管與電路數量也持續倍增,芯片的生產流程也進入了新的時代,云端IC設計就是其中之一趨勢。

為什么IC設計會開始轉向采用云端的方案, Cadence臺灣總經理宋栢安指出:「開發平臺的計算機運算力不足,是促使IC設計采用云端解決方案的主要驅力?!?

他表示,次世代先進制程的芯片開發有很高的算力需求,而僅因這些開發項目的需求去建置專屬的設備,在成本上并不合理,因此企業開始采取具備彈性拓展與使用靈活性優勢的云端解決方案。尤其是對中小型的芯片業者來說,投入高成本的先進制程設計硬件,負擔更顯得吃重。

 

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圖二 : 一般而言,IC設計公司的運算力需求是呈現波型的震蕩。

 

Cadence指出,一般而言,IC設計公司的運算力需求是呈現波型的震蕩,也就是會有高峰期與閑置期。然而,企業的硬件算力是固定的,所以經常出現高峰期算力供給不足;閑置期的算力又會有明顯的剩余,不易產生最佳的效益。而云端EDA方案就可改善上述的問題。

Mentor也持相同的看法。Mentor亞太區技術總監李立基指出,由于芯片的規模不斷增長,制程尺寸不斷縮小,設計復雜度持續提升,IT正面對IC設計日益增加的算力需求。無論是大型業者或中小型業者的IC開發團隊,都面臨?EDA峰值性能需求難以被滿足的問題。

他表示,對于大型業者而言,一方面,運算資源激增和多個項目的同時發生會導致IT資源短缺。另一方面,除了占據市場領先陣營,需要快速實現一款新產品的量產;而對于中小型業者,一方面對更大服務器中心的需求增加,另一方面成本和采購整套工具軟件的重復利用率都令其擔憂。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設計流程復雜 彈性云端EDA方案效益佳

 

在這樣的趨勢下,云端IC設計方案將成為半導體產業的必然,但如何導入和安排資源,也是業者需要關注的環節。不過在EDA業者的努力下,云端方案的運用情境幾乎與傳統無異,開發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軟件技術的耕耘,無論是在云端或者傳統的方案,讓用戶可以高效率的進行開發,是他們首要的任務。也因此,對客戶來說,只要有需要,就能無縫接軌云端方案。

但宋栢安也強調,IC設計可以區分成不同的階段,前端的布局與架構階段,對于算力的需要并不高,在本地的平臺就可以處理;但后段的驗證與模擬,就需要較高的運算能力,也比較有采用云端方案的機會。

Mentor李立基指出,IC設計流程很復雜,涉及到很多步驟,算力要求也不同。有些可以折開到多部計算機或多線程上,有些則可能需要一臺具有高內存容量的計算機。由于運算資源各不相同,云端方案提供了在需要時獲得所需硬件的靈活性,優化了運算成本和項目進度間的權衡。

盡管云端方案擁有諸多優勢,但它仍有一些建置與應用的挑戰。最基本的,就是要連結云端的服務。由于各家公司對于云端有不同的系統規劃與建置,要把公司原本的IT系統鏈接到云端,或者把公司的云端整合到EDA的服務上,這之間都需要一定程度的調動。

 

復雜度與安全性是導入挑戰

 

「復雜度是第一個挑戰,但現在已有很多的解決方案可協助?!顾螙喟舱f道。

他表示,Cadence已與云端相關的伙伴合作,大幅簡化了相關的流程與接口??蛻糁灰鶦adence簽屬付費的云端授權,就能夠使用云端的服務,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商,給予客戶最大的彈性。

安全性,則是另一個云端方案衍生的議題。由于采用遠程的流程,敏感數據就會流出或者被侵入的風險,因此客戶對于云端方案的安全性格外的關注。但宋?安強調,就技術層次來看,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。

他也認為,無論是云端方案的導入和信息數據的安全性,其實目前的技術已都能因應,客戶可以放心使用。

 

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

而除了安全性之外,李立基認為云端方案的另一個挑戰就是成本。他指出,云端雖是一種必然需求,但目前EDA云服務的成本并沒有明顯優勢,從業者需要努力共同打造針對IC設計產業行之有效的商業模式,來降低云端方案的成本。

另一方面,李立基則強調,EDA運算所需要的資源并不是固定的,業者要在正確的時間訪問正確的資源中心。因此在安全和成本之外,更重要的挑戰是如何采用云端方案實現更多的創新性和可能性來獲得競爭優勢,而不僅僅是將云運算作為低成本的基礎設施來承載其設計流程。

值得注意的是,在IC開發的過程中,經常會發生臨時的算力需求,也就是項目開發到后段的進度時,突然爆發出大量的算力需求,這時就會有額外增加的授權需求,此時云端方案就會是最佳的因應之道。

宋栢安表示,盡管短期的授權費會較高,但是長期來看,云端的方案仍會是較經濟的選擇。不過選擇云端的方案,就是要面臨把數據放在云上的情況。

 

深化云端系統合作 提供無縫介接體驗

 

展望未來的云端方案布局,宋栢安表示,Cadence將會積極與云端業者合作,把云端的運行接口整合到旗下的產品里,客戶只需要面對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也會致力于推動云端IC設計方案的普及,并廣邀云端與相關的業者共襄盛舉。

另一方面,Cadence也正積極擴展在系統端的設計服務能力,提供除了芯片開發之外,更廣泛的軟件設計與仿真工具,包含電訊和熱力設計等。而這些系統端的設計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,則是朝向發展「EDA 4.0」的概念,希望通過3D IC和SiP等新的芯片制造技術、ECAD/MCAD協同設計,以及虛擬/Digital Twin系統設計等,來實現AI系統、大數據分析和云運算應用。

李立基表示,在上述這些基礎上,Mentor將繼續深化和細化與合作伙伴的合作,為產業帶來安全可靠、適用性高的云端方案。


關鍵詞: 先進制程 云端 EDA Cadence Mentor

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