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    EDA上云關鍵節點已至,中立平臺將挑大梁?

    發布人:芯東西時間:2022-05-12來源:工程師
    千余芯片創企涌現,EDA云平臺時機已至。

    作者 |  高歌
    編輯 |  Panken
    芯東西5月12日報道,2022年以來,新冠肺炎疫情對上海、深圳等地造成了較大影響,居家辦公在各行各業中變得十分普遍。上海作為芯片產業的聚集地,很多芯片設計公司也因此轉向居家辦公。那么芯片設計在家就能夠完成嗎?對芯片工程師來說,他們“畫”出芯片的“筆”就是EDA(電子設計自動化)工具。云端的EDA工具就是芯片工程師能夠居家辦公、用家用設備設計出芯片的關鍵。但同時,上云對芯片企業來說并不輕松。如何兼容各類EDA工具、保障數據安全和運行速度穩定,并能讓工程師快速上手,都是云平臺需要面對的挑戰。如今,EDA云平臺產業遇到市場良機,而質疑仍存。為此,芯東西采訪到了為芯片設計公司提供EDA云平臺的速石科技創始人、CEO陳熹,講一講芯片設計到底如何能夠在家完成。
    01.2021年芯片設計創企新增592家云端EDA成居家辦公關鍵


    疫情之下,芯片創企正遭遇資金短缺、工作效率降低、流片時間不確定等多種困境。根據2021年中國半導體行業協會的統計,中國共有2810家芯片設計企業,較2020年多了592家,同比增長26.7%。這些芯片設計公司大多集中在上海、深圳和北京三地,目前都面臨疫情影響。從2017年至今,中國芯片設計企業數量從1380家增長到2810家,新增1430家。這意味著,全國一半以上芯片設計企業的創建時間不超過5年。2020和2021兩年,業界更是涌現出1030家新的芯片設計創企。

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    ▲2010-2021年芯片設計企業數量增長情況(圖片來源:2021年中國集成電路設計業年會魏少軍演講PPT)

    對于芯片設計公司來說,EDA(電子設計自動化)工具是他們賴以生存的必需品。疫情下,居家辦公的芯片工程師要依靠云端的EDA平臺工作。如果芯片設計公司選擇自行搭建云平臺,就意味著加大IT部門的投入。而當芯片設計團隊進行仿真和驗證時,往往需要調用大規模的算力集群,其算力節點的數量從幾臺到幾千臺不等。在這樣大的算力環境下,整個集群算力的管理和調度、算力集群和存儲系統的交互,同樣需要一支專業的IT團隊進行操作。但對大部分芯片創企來說,如果想要生存發展,就要盡早實現芯片流片,將產品交付客戶,芯片設計效率至關重要。這個過程中,芯片設計公司每一分錢都要花到刀刃上,往往缺乏額外的精力和資源搭建、運維自己的云平臺。在芯片設計團隊尚不完備的情況下,專業IT團隊過于奢侈。當被迫居家辦公時,芯片設計公司正在面對種種挑戰。作為資深從業者,一站式云平臺供應商速石科技的創始人、CEO陳熹告訴芯東西,家庭、個人設備缺乏芯片設計所需的專業并行計算環境、EDA工具、硬件以及支撐服務體系。芯片工程師在居家辦公時會遇到硬件/網絡帶寬不達標、家用環境無法保障安全、團隊協作不順等諸多困難。同時芯片創企的業務規模會快速擴張,算力資源需求存在不確定性。因此,對初創公司來說,一種可擴展、避免大量資金投入、能夠快速采用的云平臺或許是解決這些問題的關鍵。
    02.EDA云平臺產業已至關鍵節點國內市場規模達百億元


    除了創企,非初創芯片設計公司也對云平臺有著需求。從算力上來說,隨著芯片設計公司規模的不斷擴大、所研發芯片制程的演進,其算力需求也會增加。如果擴充本地計算集群,芯片設計公司需要在硬件、場地、人員、運維等方面進行大量投入,且芯片設計的算力需求存在波動:任務數量低谷時算力閑置,高峰時任務需排隊進行。

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    ▲芯片設計公司算力需求與實際曲線

    有業內專家稱,投片前3個月,芯片設計公司對算力的需求是“無限”的。對這種波動型的需求,芯片設計公司單純地擴大本地數據中心規模,并不能很好地解決問題。即使是大型芯片設計公司,在計算需求不斷增大后,傳統的托管IDC計算模式仍可能出現問題,不能及時輸出成果,降低設計效率。相比之下,云平臺可以更靈活地調用算力,任務高峰時可調用海量云端算力,低谷時則減少調用算力,能夠顯著提升芯片設計效率。因此,自2010年、2011年起,Cadence、Synopsys等國際EDA巨頭開始提出了EDA上云的概念。之后,英特爾、英偉達等芯片巨頭開始探索EDA云工具的應用。2015年后,公有云架構逐漸穩固,數據安全體系逐漸成熟。如今,EDA云平臺的工具和運行環境已逐漸整合在一起,且產品能夠規?;貜椭频讲煌男袠I,并提供給客戶??梢哉f,EDA云平臺產業已經到了商業化發展的關鍵節點。隨著技術發展,EDA云市場正快速擴大。其中,大量新增的中國芯片企業撐起了一個價值百億的EDA云平臺市場。陳熹估計,截至2021年年底,中國EDA云平臺的市場規模大概達到一百億元,年復合增長率在20%以上。快速發展的EDA云市場中,速石科技這樣的企業正在逐漸成為重要力量。盡管亞馬遜、阿里云、華為云等主流云廠商的解決方案較為完善,但其產品和服務數量較為龐大,對芯片設計行業沒有針對性,界面也較為復雜,工程師學習存在一定門檻和成本。而較Cadence、Synopsys、西門子EDA等國際EDA巨頭的云平臺,速石科技采用EDA廠商中立、多云的環境和架構,能夠為芯片設計公司提供兼容、完善的EDA工具鏈,以及“在任何時間點、任何應用場景中,最適合他們、最具性價比的云資源”。

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    ▲速石科技解決方案架構


    03.為客戶提供云端“超算”將仿真效率提升42倍


    盡管EDA云平臺市場不斷壯大,但在半導體這樣一個極度追求穩定性、數據安全的產業,很多芯片設計公司對這樣一個新興產業抱有質疑。有芯片創企高管透露,芯片設計數據上云的安全性和云端任務的運算速度,是他對EDA云平臺最大的擔心。面對質疑,陳熹回應稱,在數據存儲、運行和計算資源的可靠性上,大規模云較本地數據中心更加安全。在云的基礎架構上,其可靠性能夠達到六個九(99.9999%)甚至十三個九(99.99999999999%)的程度,這是本地數據中心很難達到的。同時,速石科技的一站式IC設計云平臺從設計之初就進行了通盤考慮,添加了應用層面上、端到端的數據安全和數據加密功能。這些功能使云供應商和速石科技無法觸碰到客戶的芯片設計數據和數據資產,從技術架構上保障了客戶的信息安全。陳熹稱,作為專業的云平臺廠商,速石科技能夠從流程、管理等方面給客戶一體式的數據安全保護。他強調:“客戶想到的問題我們都已經想到,并且有相應的解決方案;客戶還沒想到的問題,我們也有相應的流程和方案?!?/span>


    ▲速石科技基礎架構

    在數據運行方面,如今的云技術也可以滿足芯片設計所需的算力和穩定性。以速石科技為例,其采用了專業計算領域較為先進的無服務器架構,有自己的調度器和并行文件系統,相當于向芯片設計客戶提供一臺定制化的超級計算機。2019年,速石科技就以1.1626 Petaflops的成績排名第482名,成為全球第二、亞洲唯一一家以公有云算力躋身超級計算機TOP500的公司。更重要的是,速石科技調度這一全球TOP500的超算算力,只花費了5530美元和4個小時,遠低于其他上榜超算,展現了云平臺的優勢。

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    ▲超算TOP500榜單中速石科技的系統參數

    在實際應用中,速石科技也收獲了很多經典案例。據陳熹分享,有小型芯片設計公司使用速石科技的全云架構方案,將在Synopsys HSpice工具上的仿真效率提升了42倍。原本需要30天的仿真流程,僅用17小時就順利完成。

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    ▲在云端僅用17小時就完成HSpice仿真

    2021年,速石科技成為了三星Foundry國內首家SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)云合作伙伴。陳熹透露,如今在半導體領域,速石科技已服務于中穎電子、納芯微、士蘭微、華大北斗、復旦大學等國內的企業與高校。速石科技也希望為芯片設計公司提供最優秀的產品,成為其成長過程中最重要的合作伙伴。
    04.結語:芯片設計所需算力不斷升級中立EDA云平臺或成脫困關鍵


    上云是EDA行業一個長期的發展趨勢。隨著芯片制程的演進,芯片設計的成本快速上升,邏輯仿真、驗證、版圖設計所需算力規模不斷增加。本地數據中心的建造運維投入、專業IT人員的招募、安全系統的構建都是芯片設計公司需要面對的挑戰。全球疫情下,EDA云平臺的價值更是凸顯。作為一個新興的供應鏈環節,EDA云平臺正在高漲的下游需求中成長,成為EDA產業中的關鍵賽道之一。


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