設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和上市時(shí)間的壓力迫使公司尋找利用可用資源的創(chuàng)新方法。云計(jì)算提供了一個(gè)可擴(kuò)展且可持續(xù)的平臺(tái)，可以顯著改善要求苛刻的 EDA 計(jì)算任務(wù)（如 Calibre PERC 可靠性驗(yàn)證流程）的運(yùn)行時(shí)間。我們展示了公司如何使用云資源來(lái)提高生產(chǎn)力和加快周轉(zhuǎn)時(shí)間，然后使用這些數(shù)據(jù)來(lái)了解云計(jì)算的成本/收益關(guān)系并確定提供最大回報(bào)的最佳配置。

在當(dāng)今快速發(fā)展的工業(yè)和消費(fèi)產(chǎn)品中，集成電路 (IC) 設(shè)計(jì)公司知道，按計(jì)劃或提前將其設(shè)計(jì)推向市場(chǎng)對(duì)于保持或獲得競(jìng)爭(zhēng)成功至關(guān)重要。然而，他們也知道，他們的產(chǎn)品上市后的性能同樣至關(guān)重要。將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)廣告所承諾的性能或產(chǎn)品壽命，這是公司永遠(yuǎn)不想擁有的噩夢(mèng)。

因此，可靠性驗(yàn)證現(xiàn)在是 IC 設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程的重要組成部分。隨著設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)，可靠性問題的范圍和復(fù)雜性，例如靜電放電 (ESD) 和閂鎖保護(hù)，已經(jīng)大幅增加（圖 1）。作為回應(yīng)，大多數(shù)代工廠現(xiàn)在提供某種形式的可靠性設(shè)計(jì)規(guī)則，這些規(guī)則由電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA) 公司以自動(dòng)化可靠性驗(yàn)證工具和檢查的形式啟用 [1-3]。

圖 1. 檢查計(jì)數(shù)復(fù)雜性和 ESD 路徑密度在工藝節(jié)點(diǎn)上的增長(zhǎng)。

當(dāng)然，與其他所有形式的自動(dòng)化 IC 設(shè)計(jì)驗(yàn)證一樣，運(yùn)行可靠性驗(yàn)證流程需要時(shí)間和資源……有時(shí)比公司所能提供的還要多。并非每家公司都有能力獲取和管理足夠的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算資源，以按計(jì)劃進(jìn)行可靠性驗(yàn)證流程。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在有了另一個(gè)答案——云計(jì)算。

在使用代工廠規(guī)則平臺(tái)驗(yàn)證完整芯片時(shí)，使用 3 方云計(jì)算資源滿足“高峰需求”時(shí)期，是一種可擴(kuò)展且可持續(xù)的及時(shí)可靠性驗(yàn)證方法。但是，公司需要清楚地了解云計(jì)算的要求、限制和成本，以便在采用云技術(shù)選項(xiàng)時(shí)做出明智的成本/收益決策。

使用云服務(wù)器時(shí)，公司根據(jù)使用的服務(wù)器數(shù)量、機(jī)器類別和總使用時(shí)間收費(fèi)。要使用的最佳云服務(wù)器數(shù)量及其配置取決于您運(yùn)行的可靠性驗(yàn)證流程的類型、您使用的 EDA 工具、設(shè)計(jì)的規(guī)模、您的流片時(shí)間表以及您的公司有多少錢愿意或能夠在云訪問上花費(fèi) [4]。

為了展示在云中運(yùn)行可靠性驗(yàn)證流程的潛在優(yōu)勢(shì)，我們使用西門子 EDA Calibre PERC 可靠性驗(yàn)證流程和主要商業(yè)云服務(wù)對(duì)全芯片系統(tǒng)級(jí)芯片 (SoC) 設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)提供者。我們?cè)诓煌瑪?shù)量的云服務(wù)器上總共運(yùn)行了 3 次相同的 Calibre PERC 流程（使用相同的 SoC 設(shè)計(jì)和規(guī)則組）：

• 1 臺(tái)具有 16 個(gè)物理內(nèi)核的云服務(wù)器，采用 Calibre 多線程 (MT) 技術(shù)
• 5 臺(tái)云服務(wù)器，每臺(tái)具有 16 個(gè)物理內(nèi)核，采用 Calibre flexible MT (MTflex) 技術(shù)。這 5 臺(tái)服務(wù)器在 Calibre MTflex 配置中組織為 1 個(gè)主服務(wù)器 + 4 個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)器。
• 51 臺(tái)云服務(wù)器，每臺(tái)有 16 個(gè)物理內(nèi)核，采用 Calibre MTflex 技術(shù)。在 Calibre MTflex 配置中，51 臺(tái)服務(wù)器被組織為 1 個(gè)主服務(wù)器 + 50 個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)器。

我們記錄了每個(gè)流的運(yùn)行時(shí)間并比較了結(jié)果，如圖 2 所示。對(duì)于 1 個(gè)服務(wù)器、5 個(gè)服務(wù)器和 51 個(gè)服務(wù)器，Calibre PERC 運(yùn)行分別在 106 小時(shí)、31 小時(shí)和 9.5 小時(shí)內(nèi)完成。此外，與單機(jī) MT 運(yùn)行相比，每次 MTflex 運(yùn)行的內(nèi)存減少了 10%。

圖 2. 不同云配置的 Calibre PERC 運(yùn)行時(shí)比較。

將 Calibre PERC 可靠性平臺(tái)用于此特定設(shè)計(jì)和檢查集，愿意在云硬件上花費(fèi) 3 倍成本的公司可以實(shí)現(xiàn)大約 3 倍的運(yùn)行時(shí)間改進(jìn)。在許多無(wú)晶圓廠 SoC 設(shè)計(jì)公司中，將多天的 Calibre PERC 流程轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄏ\(yùn)行具有巨大的商業(yè)價(jià)值，尤其是當(dāng)他們知道需要多次迭代時(shí)。

當(dāng)然，成本和運(yùn)行時(shí)間改進(jìn)之間的實(shí)際比例會(huì)因公司而異，甚至在設(shè)計(jì)和流程節(jié)點(diǎn)之間也會(huì)有所不同。最終，在云硬件資源上運(yùn)行可靠性驗(yàn)證流程以滿足高峰需求使用可以提高生產(chǎn)力并加快周轉(zhuǎn)時(shí)間，但每家公司都必須開發(fā)自己的數(shù)據(jù)集，使其能夠做出最有利于業(yè)務(wù)目標(biāo)的實(shí)際云計(jì)算決策那家公司的。