先進制程推升算力需求 云端EDA帶來靈活彈性

 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(guī)劃設計的層面，在驗證生產方面也有著舉足輕重的地位。現(xiàn)在任何先進制程要進入商業(yè)階段，與EDA業(yè)者的協(xié)作與共同開發(fā)已是必經的階段。

圖一 : 次世代先進制程的芯片開發(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(huán)境進行開發(fā)，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(jié)節(jié)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(xié)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(shù)量也持續(xù)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(fā)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(fā)有很高的算力需求，而僅因這些開發(fā)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(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。尤其是對中小型的芯片業(yè)者來說，投入高成本的先進制程設計硬件，負擔更顯得吃重。

圖二 : 一般而言，IC設計公司的運算力需求是呈現(xiàn)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(xiàn)波型的震蕩，也就是會有高峰期與閑置期。然而，企業(yè)的硬件算力是固定的，所以經常出現(xiàn)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(qū)技術總監(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，設計復雜度持續(xù)提升，IT正面對IC設計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(yè)者而言，一方面，運算資源激增和多個項目的同時發(fā)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(xiàn)一款新產品的量產；而對于中小型業(yè)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(yè)的必然，但如何導入和安排資源，也是業(yè)者需要關注的環(huán)節(jié)。不過在EDA業(yè)者的努力下，云端方案的運用情境幾乎與傳統(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行開發(fā)，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(qū)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(yōu)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(yōu)勢，但它仍有一些建置與應用的挑戰(zhàn)。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(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(zhàn)

「復雜度是第一個挑戰(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已與云端相關的伙伴合作，大幅簡化了相關的流程與接口。客戶只要跟Cadence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(shù)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(shù)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(zhàn)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(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IC設計產業(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，李立基則強調，EDA運算所需要的資源并不是固定的，業(yè)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(zhàn)是如何采用云端方案實現(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(fā)的過程中，經常會發(fā)生臨時的算力需求，也就是項目開發(fā)到后段的進度時，突然爆發(fā)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(shù)據放在云上的情況。

深化云端系統(tǒng)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(yè)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(yè)者共襄盛舉。

另一方面，Cadence也正積極擴展在系統(tǒng)端的設計服務能力，提供除了芯片開發(fā)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(tǒng)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(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、ECAD/MCAD協(xié)同設計，以及虛擬/Digital Twin系統(tǒng)設計等，來實現(xiàn)AI系統(tǒng)、大數(shù)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(xù)深化和細化與合作伙伴的合作，為產業(yè)帶來安全可靠、適用性高的云端方案。