EDA工具加速上云

伴隨集成電路60多年的發(fā)展歷程，EDA工具行業(yè)也歷經(jīng)了從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）到電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的演變。未來(lái)，云端EDA工具或許將是一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。

疫情加速EDA工具與云計(jì)算結(jié)合

回顧EDA產(chǎn)業(yè)大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：20世紀(jì)80年代前的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）時(shí)代，20世紀(jì)80年代的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAED）時(shí)代和20世紀(jì)90年代后的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）時(shí)代。近年來(lái)，隨著云計(jì)算在各行各業(yè)的滲透不斷加深，EDA與云計(jì)算的結(jié)合也在深入。特別是中國(guó)存在大量新創(chuàng)的中小微芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，對(duì)云端EDA工具有著更加深切的需求。

根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)IC設(shè)計(jì)分會(huì)的數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)大陸有2810家芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，同比增長(zhǎng)了26.7%，廣泛分布在消費(fèi)電子、汽車、智慧城市等多個(gè)行業(yè)。這些企業(yè)大多為中小微企業(yè)，且大多面臨人手短缺，設(shè)計(jì)能力匱乏等問題，尤其是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行仿真和驗(yàn)證時(shí)，往往缺乏大規(guī)模的算力集群支持。

正如國(guó)微思爾芯資深副總裁林鎧鵬所指出，EDA上云對(duì)于企業(yè)來(lái)說，最直接就是有望解決算力問題。無(wú)論是設(shè)計(jì)還是驗(yàn)證，IC設(shè)計(jì)公司對(duì)算力的需求都非常大，很多小公司承受不起，只能用時(shí)間來(lái)?yè)Q金錢。如果云端有更好的解決方案，對(duì)于它們來(lái)說將有非常大的幫助。

具體而言，對(duì)于大部分新創(chuàng)IC企業(yè)來(lái)說，盡早實(shí)現(xiàn)芯片流片是企業(yè)實(shí)現(xiàn)生存發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，而及時(shí)將產(chǎn)品交付客戶，設(shè)計(jì)效率至關(guān)重要。而在整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)的流程中，仿真和驗(yàn)證變得越來(lái)越重要。當(dāng)芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行仿真和驗(yàn)證時(shí)，往往需要調(diào)用大規(guī)模的算力集群。在這樣大的算力環(huán)境下，整個(gè)集群算力的管理和調(diào)度、算力集群和存儲(chǔ)系統(tǒng)的交互，同樣需要一支專業(yè)的IT團(tuán)隊(duì)進(jìn)行操作。EDA上云恰恰能夠有效解決這些難題。

近年來(lái)，新冠肺炎疫情發(fā)生，對(duì)人們的工作生活模式造成很大影響，居家辦公在各行各業(yè)中變得十分普遍。這對(duì)EDA上云來(lái)說卻是一個(gè)促進(jìn)作用。很多芯片設(shè)計(jì)公司轉(zhuǎn)向居家辦公，對(duì)芯片設(shè)計(jì)工程師來(lái)說，EDA工具在工作中不可或缺。云平臺(tái)EDA工具恰恰是其居家辦公、用家用設(shè)備設(shè)計(jì)芯片的的重要補(bǔ)充。

EDA云工具達(dá)到商業(yè)化節(jié)點(diǎn)

根據(jù)research and markets數(shù)據(jù)，2020年全球EDA市場(chǎng)規(guī)模約為115億美元，預(yù)計(jì)到2025年可達(dá)到145億美元。在這其中，云平臺(tái)EDA工具所占的比例正在迅速提高。也正因如此，Synopsys、Cadence等國(guó)際EDA巨頭越來(lái)越重視EDA上云的進(jìn)程。英特爾、英偉達(dá)等芯片巨頭也開始探索EDA云工具的應(yīng)用。

日前，Synopsys宣布，亞馬遜公司旗下的云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)部署了新思科技的VCS FGP 技術(shù)。在云端運(yùn)行相關(guān)技術(shù)，可讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)更高的效率，縮短驗(yàn)證收斂時(shí)間，獲得優(yōu)異的硬件性價(jià)比。對(duì)此，新思科技中國(guó)區(qū)副總經(jīng)理許偉表示：“EDA上云是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，不管是算力還是大數(shù)據(jù)等云計(jì)算端都有著自身的優(yōu)勢(shì)，將有越來(lái)越多設(shè)計(jì)公司從自建私有云向公有云過度。”

隨著公有云架構(gòu)逐漸穩(wěn)固，數(shù)據(jù)安全體系逐漸成熟。目前，EDA云平臺(tái)工具和運(yùn)行環(huán)境逐漸整合在一起，產(chǎn)品能夠規(guī)?；貜?fù)制到不同的行業(yè)，并提供給客戶。云技術(shù)的運(yùn)算能力與儲(chǔ)存容量及EDA技術(shù)融合，可以在很大程度上解決當(dāng)前IC設(shè)計(jì)面臨的算力缺口，為開發(fā)者提供實(shí)時(shí)可用的算力、更加靈活高效的開發(fā)環(huán)境、更加優(yōu)化的成本，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間?？梢哉f，EDA云平臺(tái)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

人工智能與EDA融合不斷加深

在云計(jì)算技術(shù)的加持下，人工智能與EDA的融合也在不斷加深。通過應(yīng)用AI技術(shù)優(yōu)化客戶體驗(yàn)、提升效能是EDA迭代發(fā)展的一個(gè)重要方向。深度學(xué)習(xí)等算法能夠提高EDA軟件的自主程度，提高IC設(shè)計(jì)效率，縮短芯片研發(fā)周期。

報(bào)告顯示，機(jī)器學(xué)習(xí)在EDA的應(yīng)用可以分為四個(gè)方面：數(shù)據(jù)快速提取模型；布局中的熱點(diǎn)檢測(cè)；布局和線路；電路仿真模型。目前，諸多EDA企業(yè)都在人工智能方面進(jìn)行了深入的布局與開發(fā)。Cadence公司中國(guó)區(qū)總經(jīng)理 汪曉煜表示：“人工智能在大規(guī)模數(shù)字芯片優(yōu)化、數(shù)字仿真驗(yàn)證、PCB設(shè)計(jì)綜合等領(lǐng)域都有著巨大的發(fā)揮空間。以仿真驗(yàn)證為例，當(dāng)前企業(yè)花費(fèi)在仿真驗(yàn)證上的運(yùn)算資源與時(shí)間呈指數(shù)級(jí)升高。采用機(jī)器學(xué)習(xí)，生產(chǎn)力提升的效率甚至可以達(dá)到10倍以上。”

將AI和算法應(yīng)用于自身的產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)垂直領(lǐng)域的創(chuàng)新解決方案是各大EDA廠商共同的策略。2020年，Synopsys推出用于芯片設(shè)計(jì)的自主人工智能應(yīng)用程序DSO.ai，能夠在芯片設(shè)計(jì)解決方案中，搜索優(yōu)化目標(biāo)，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)來(lái)優(yōu)化功耗、性能和面積。Cadence的Cerebrus直接集成到Cadence工具鏈中，從System C定義到標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)單元、宏、RTL以及signOff，允許一個(gè)工程師給它以任何級(jí)別上定義的規(guī)范和優(yōu)化對(duì)象。西門子EDA的Solido產(chǎn)品可利用機(jī)器學(xué)習(xí)快速進(jìn)行特征向量庫(kù)的生成和提取，以更少的時(shí)間實(shí)現(xiàn)更高的驗(yàn)證精度，并將所得數(shù)據(jù)以可視化方式呈現(xiàn)。

作者丨陳炳欣

編輯丨趙晨

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨連曉東