作者：Sandeep Mehndiratta，副總裁；Sridhar Panchapakesan，項目管理總監；和技術營銷總監 Teng-Kiat Lee；Synopsys 云解決方案

雖然支付處理、業務流程/協作和大數據分析等各種應用程序都依賴于云計算技術，但芯片設計行業的采用速度較慢。到目前為止，實現云中芯片設計的真正好處還有些模糊。

今天，很明顯，創新的、面向云的電子設計自動化 (EDA) 解決方案正是以嚴格的質量要求、苛刻的上市時間目標和高昂的成本定義的半導體行業應對這些挑戰所需要的——并茁壯成長。在這篇博文中，我們將仔細研究在摩爾定律的好處開始減弱的情況下，利用公共云進行半導體設計和驗證如何幫助推動創新。

這是我們的云專家將在未來幾個月分享的一系列帖子的開始。云中的 EDA 顯然不僅僅是一種趨勢。對于一個正在努力應對爆炸式計算需求以及不斷推動減少設計和驗證周期時間的行業來說，這是一條前進的道路。在接下來的帖子中，我們的專家將研究 Synopsys 創新的各個方面，以優化基于云的使用模型。

是什么推動芯片設計師走向云端？

即使在幾年前，人們對云在硅片開發中的作用的看法也是喜憂參半。畢竟，摩爾定律引導該行業經歷了 50 多年的發展和創新。然而，正如埃森哲在其報告“通過即服務模式推動半導體增長”中指出的那樣，摩爾定律的步伐正在放緩，而“芯片開發成本飛漲，競爭來自非傳統領域，客戶要求成倍增加的功率和功能，以支持令人興奮的新應用，例如物聯網 (IoT)、人工智能 (AI)，以及即將推出的量子計算。”

在計算能力無疑已成為半導體廠商完成設計并將產品更快推向市場的瓶頸的情況下，云計算自然成為公司獲取設計和驗證現代 SoC 所需資源的可行選擇。關鍵IC 設計和驗證流程現在可在云端使用。去年底，埃森哲發布了一份報告“半導體行業的云勢在必行”，認為云是“加快未來創新步伐的關鍵”，具有增強安全性和自動化的成熟云解決方案可以帶來好處超越現場系統。

讓我們仔細看看影響更多芯片設計人員遷移到云端的主要市場驅動因素，以及基于云的解決方案如何幫助推動創新。

更快獲得結果

隨著芯片變得越來越復雜和越來越大，面對越來越大的上市時間壓力，芯片設計和驗證資源正成為瓶頸。與此同時，工程工作量也在增加，工程師們一直在用更少的資源管理更多的工作。與在本地數據中心上運行 EDA 解決方案相比，利用云可以打開更多的計算資源來加速基礎芯片設計和驗證過程。還有彈性的好處——根據需要快速擴大或縮小規模的能力。

例如，讓我們考慮庫表征，這是一項需要大量計算資源的高度可并行化的任務。眾所周知，圖書館表征的資源規劃非常困難。例如，在云計算之前，芯片設計公司為這些工作負載投資了自己的高性能數據中心容量。但根據需求模式，這些系統要么被過度利用或利用不足，要么需要對工作負載進行排序，從而導致延遲。另一方面，云計算可以在需要時提供對盡可能多的計算資源的按需訪問，從而將圖書館表征等任務的周轉時間 (TAT) 從幾周縮短到幾天。例如，亞馬遜網絡服務 (AWS) 客戶能夠將他們的圖書館表征工作負載擴展到超過 120,000 個并行作業，這部分歸功于 AWS 和 Synopsys 之間的密切合作。

以突發使用期為特征的任務非常適合遷移到云端。設計人員無需自己投資于資本支出密集的基礎設施，就可以靈活地動態利用計算資源。如果需要，他們還可以將計算密集型問題分解成更小的部分，并使用基于云的大規模分布式處理和存儲來處理每個部分，前提是數據是分區友好的。時序分析以及物理和功能驗證等應用程序在分布式時可以很好地擴展。例如，通過形式驗證，您可以本地化設計并在獨立部分中執行驗證。

提高結果質量

為了保持高級節點設計、具有多個功率域的低功耗設計以及正在推動光罩限制的設計的高質量結果 (QoR)，驗證工作在設計流程的所有階段都呈爆炸式增長。在現實世界中，當內部計算資源并非無限時，設計經理被要求做不可能的事情：權衡上市時間和結果質量。憑借幾乎“無限”的資源，云提供了執行大規模模擬、時序簽核和物理驗證任務的能力，這些任務會導致本地計算資源緊張或崩潰。

更好的結果成本

盡快將質量最好的產品推向市場始終是我們的目標，但以盡可能低的成本生產芯片也是如此。傳統的芯片設計公司可能有現有的數據中心投資來支持 EDA 解決方案。即便如此，為了管理成本，他們可能會選擇混合工作流程，其中本地計算資源由云資源在突發使用期間增加。同時，小型初創公司可能會發現承擔自己的數據中心成本是不切實際的。在這些情況下，云可在需要時提供對最新一代計算和存儲資源的訪問，并具有即用即付模式的靈活性。

云的彈性也有助于提高結果成本。云的價格確實有所不同，因為一些云供應商允許對計算服務進行投標，價格受需求影響。隨著云供應商開發成本更低的計算資源，例如利用過剩容量的現貨實例，他們可能能夠提供更低的定價。設計公司應該尋找可以利用這些機會的 EDA 解決方案。

半導體設計工程師可以從云解決方案中 EDA 提供的計算資源中受益。

高水平的安全性和系統正常運行時間

半導體行業對遷移到云的一些猶豫與對安全性和系統正常運行時間的可理解擔憂有關。采用現代云安全和云原生流程和技術有助于確保 EDA 工作負載將在安全、受監控的云基礎架構上運行。為此，EDA 供應商與云安全供應商密切合作，以調整他們的技術來保護 EDA 工作負載并防止數據泄露。應用強大的身份和訪問管理功能有助于確保對 EDA 工具用戶訪問進行適當管理。

云供應商通常在共享責任模式下運營，其中云（即數據中心）的安全是供應商的責任，而云中的安全則留給他們的客戶，例如 EDA 供應商。EDA 行業應該清楚地了解這個模型的含義。云供應商是否在他們的基礎設施和應用程序中從頭開始構建安全性，以及確保操作安全性？EDA 供應商是否使用適用于云環境的加密和下一代監控和故障排除工具？

至于系統正常運行時間，云提供商正在構建大量冗余，以確保其計算資源的高可用性和彈性，例如通過高可用性集群。EDA 應用程序可以跨此類集群運行，以獲得更好的可靠性和正常運行時間。

云就緒 EDA 和 IP 產品組合

在云合作伙伴 Microsoft、AWS 和 Google Cloud Platform 的支持下，Synopsys 沿著多個技術軸進行創新，以優化其領先的 EDA 軟件。這些優化的應用程序為您在云端設計和驗證芯片以及將您的軟件應用程序遷移到云端提供了生產力、可擴展性、安全性和靈活性。通過我們的云就緒設計、驗證和 IP 解決方案，您可以體驗基于云的芯片設計的好處：

• 更快獲得結果：我們的解決方案在主要公共云平臺上經過生產驗證，并得到主要半導體代工廠的認可，可與他們的庫和工藝設計套件一起使用
• 提高結果質量：我們的解決方案旨在利用云上可用的大規模可擴展性和彈性
• 更好的結果成本：我們的解決方案具有彈性和穩健性，可利用云上成本優化的 Spot 實例

在半導體行業，在功能越來越豐富的高性能芯片的競爭壓力下，快速、低成本的創新驅動力不斷增強。同時，EDA 和 IP 供應商之間的創新正在產生云優化的解決方案，這些解決方案能夠支持極高的計算需求并縮短芯片設計和驗證任務的周期時間。簡而言之，隨著云中的 EDA 繼續變得更加復雜，這反過來又加速了其作為持續半導體創新途徑的采用。這是一個良性循環，為整個行業以及在我們這個智能萬物時代依賴先進硅芯片的許多行業帶來了美好的前景。