Lời hứa về khả năng mở rộng và hiệu quả đang đẩy nhanh quá trình di chuyển tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) sang đám mây. Tài nguyên điện toán theo yêu cầu không giới hạn về cơ bản sẽ thay đổi mô hình thiết kế chip, nơi các công cụ và khối lượng công việc không còn bị hạn chế bởi phần cứng cục bộ.

Tuy nhiên, điều này nói dễ hơn làm. Tối ưu hóa các công cụ và cơ sở hạ tầng hiện có, tạo ra thế hệ công cụ mới VÀ TỪ các ứng dụng chạy tự nhiên trên điện toán đám mâyvà việc tích hợp các khả năng AI tiên tiến trên toàn bộ quá trình phát triển là không hề nhỏ đối với cả nhà cung cấp EDA và công ty chip. Các nhà sản xuất chip đã phát triển các quy trình và công cụ tùy chỉnh cho nhu cầu cụ thể của họ. Mức độ tùy chỉnh đó sẽ được chuyển sang đám mây có thể xác định những công cụ và khối lượng công việc nào sẽ được giữ tại chỗ.

Những cân nhắc này sẽ yêu cầu đánh giá kỹ lưỡng về khả năng, yêu cầu và chiến lược thiết kế silicon. Nhưng khi các thiết kế chip ngày càng trở nên không đồng nhất và phức tạp, cũng như khi việc phân vùng trở nên cụ thể hơn theo khối lượng công việc, thì ngày càng có nhiều nhận thức rằng ít nhất một số khía cạnh của thiết kế sẽ yêu cầu tài nguyên đám mây để vừa tăng tốc thời gian đạt được kết quả, vừa duy trì tính đổi mới và linh hoạt trong một môi trường có tính linh hoạt cao. thị trường cạnh tranh.

Quản lý EDA trên đám mây
Hầu hết các công ty chip lớn đã áp dụng mô hình kết hợp, chuyển các công cụ và khối lượng công việc EDA chọn lọc sang đám mây do nhóm CNTT nội bộ quản lý. Trong khi đó, nhiều công ty khởi nghiệp silicon chưa bao giờ đầu tư vào các công cụ tại chỗ đắt tiền, thay vào đó họ chọn EDA dựa trên đám mây từ đầu đến cuối. Đối với các công ty này, mọi giai đoạn của quy trình thiết kế chip – thiết kế, xác minh, gỡ lỗi và thử nghiệm – đều diễn ra hoàn toàn trên đám mây do nhà cung cấp quản lý.

Vikram Bhatia, người đứng đầu bộ phận quản lý sản phẩm đám mây và chiến lược GTM tại cho biết: “Có rất nhiều khách hàng được sinh ra trên đám mây”. Synopsys. “Họ không có tài nguyên phần cứng tại chỗ được thiết lập để thực hiện bất kỳ loại EDA nào. Họ chỉ làm mọi thứ trên đám mây. Và sau đó là những khách hàng có trung tâm dữ liệu tại chỗ rất lớn, một số lớn hơn trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp đám mây. Họ cũng đang sử dụng đám mây nhưng nhu cầu hơi khác một chút.”

Những khách hàng lớn này có thể có khối lượng công việc hoặc dự án cụ thể có thể hưởng lợi từ các phiên bản đám mây do nhà cung cấp EDA quản lý. Bhatia cho biết: “Họ có thể nhanh chóng thiết lập và hoạt động trong vài tuần, với thời gian thiết lập vài giờ và chỉ cần làm những gì họ cần làm”. “Họ có thể chạy một số khối lượng công việc một cách nhanh chóng.”

Tuy nhiên, tỷ lệ các công ty chip lớn phát triển phần lớn thiết kế của họ trên đám mây vẫn còn tương đối nhỏ. Các nhà cung cấp silicon lớn dành ngân sách lớn để tối ưu hóa hoạt động EDA trên đám mây của riêng họ. Ngược lại, các công ty khởi nghiệp silicon nhỏ hơn và thậm chí cả các công ty cỡ trung bình có thể thích các phiên bản đám mây chìa khóa trao tay do nhà cung cấp quản lý nhằm tối ưu hóa linh hoạt các công cụ và cơ sở hạ tầng để đáp ứng khối lượng công việc cụ thể.

Mahesh Turaga, phó chủ tịch phát triển kinh doanh đám mây tại cho biết: “Nhiều công ty đang bắt đầu mới, vì vậy họ không có các trung tâm dữ liệu cơ sở hạ tầng truyền thống”. Nhịp. “Các công ty cỡ trung bình có một số năng lực của trung tâm dữ liệu nhưng không thể mở rộng quy mô đủ nhanh. Vì vậy, đây đều là những tình huống lý tưởng để họ thực sự nói: 'Bạn có thể cung cấp cho chúng tôi môi trường chìa khóa trao tay này để thực hiện việc này trên đám mây không?' Các công ty lớn hơn đã đầu tư rất nhiều vào trung tâm dữ liệu, nhưng sau đó họ sẽ đưa đám mây vào môi trường của riêng mình để giải quyết nhu cầu sử dụng cao nhất và có xu hướng thực hiện việc này trong đám mây do khách hàng quản lý.”

Bất kỳ công ty nào có quy mô đều đã có nhiều năm đầu tư vào trung tâm dữ liệu của riêng mình, vì vậy, những khách hàng lớn hơn không nhất thiết phải tìm kiếm phần mềm do nhà cung cấp EDA quản lý. “Nếu bạn coi nó giống như một SaaS truyền thống hơn, nơi bạn chỉ có thông tin đăng nhập và có thể truy cập chức năng thông qua trình duyệt của mình, thì điều đó không hấp dẫn đối với các công ty lớn hơn thực hiện nhiều dự án với hàng trăm kỹ sư và dấu ấn toàn cầu, ” Craig Johnson, phó chủ tịch giải pháp đám mây tại Điện thoại Siemens. “Những khách hàng đó sẽ tự mình sử dụng đám mây.”

Các dịch vụ đám mây được quản lý là lựa chọn phù hợp cho các công ty nhỏ thiếu đội ngũ thiết kế lớn cũng như cơ sở hạ tầng tại chỗ. Johnson nói: “Nếu bạn là một công ty khởi nghiệp về lĩnh vực silicon, bạn đã có các kiến ​​trúc sư, một số chuyên gia xác minh của mình tham gia, nhưng không phải lúc nào bạn cũng có sẵn người hỗ trợ. “Một số công ty sẽ thuê nhà cung cấp ASIC hoặc ai đó sẽ bố trí phần back end cho họ, nhưng dự án cần thay đổi trong vòng một hoặc hai năm. Đó là lúc các gói tất cả trong một linh hoạt có thể rất có ý nghĩa.”

Các công cụ EDA gốc được tối ưu hóa so với đám mây
Các nhà cung cấp EDA liên tục tối ưu hóa các công cụ của họ trên đám mây để hợp lý hóa quy trình thiết kế chip từ đầu đến cuối. Đồng thời, họ hợp tác chặt chẽ với khách hàng để phát triển các công cụ EDA gốc đám mây mới. Thay vì nâng và dịch chuyển truyền thống (hoặc chuyển và tối ưu hóa), các công cụ này cung cấp các mô hình cấp phép linh hoạt mới và có giao diện người dùng (UI) chuyên dụng để đáp ứng khối lượng công việc, thư viện và cấu trúc tệp trên nền tảng đám mây.

Một ví dụ như vậy là DSim Cloud, được Metrics Design Automation cung cấp dưới dạng SaaS dựa trên Kubernetes. Joe Costello, chủ tịch điều hành của Metrics cho biết: “Bạn đăng nhập và bắt đầu sử dụng nó. “Tôi không phải lo lắng chút nào về việc quản lý máy móc và dữ liệu của mình — chúng sẽ ở đâu và sẽ được xử lý hoặc lưu trữ như thế nào. Không thành vấn đề nếu tôi sử dụng một nghìn máy tính trong một giây hay một máy tính trong một nghìn giây. Chúng tôi tính phí theo phút, không phải giấy phép. Về cơ bản, đó là điều làm cho cách tiếp cận của chúng tôi hoàn toàn khác so với những gì mọi người đang làm trong EDA cho đến thời điểm này.”

Ngoài ra, giao diện người dùng của DSim Cloud được xây dựng từ dưới lên thay vì được chuyển từ các công cụ tại chỗ cũ. Cách tiếp cận dựa trên nền tảng đám mây này giúp loại bỏ trải nghiệm khó chịu của người dùng mà một số người đã so sánh với việc chạy Informix-4GL hoặc FoxPro trên các phiên bản Windows hiện đại.

Costello lưu ý: “Khi tôi muốn xem kết quả của mình, tôi không cần phải tải một tệp dạng sóng khổng lồ xuống máy tính của mình, dành toàn bộ thời gian và sức lực để phân tích cú pháp và thực hiện một số thay đổi”. “Tôi có thể thực hiện tất cả các phân tích và gỡ lỗi trên đám mây, kiểu IDE, đơn giản hơn, gọn gàng hơn và dễ dàng hơn. Suy cho cùng, ngôn ngữ mô tả phần cứng là phần mềm. Vì vậy, loại môi trường đó có ý nghĩa hơn rất nhiều.

Hình 1: Hiển thị giao diện DSim Cloud, hiển thị kết quả mô phỏng dạng sóng thời gian thực cho công việc được gửi qua đám mây. Nguồn: Số liệu

Tuy nhiên, việc phát triển các công cụ EDA dựa trên nền tảng đám mây vẫn là một thách thức trong ngành do các mô hình cấp phép truyền thống và những thay đổi sâu rộng về cơ sở hạ tầng mà nó đòi hỏi. “Bạn phải viết lại cơ sở hạ tầng đám mây cốt lõi của mình. Nó phải dựa trên Kubernetes,” Costello nói thêm. “Bạn phải viết lại giao diện người dùng của mình để hướng tới đám mây. Đó là công việc khó khăn nhưng không phải là khoa học tên lửa.”

Thật vậy, hầu hết các ứng dụng EDA theo truyền thống đều được viết bằng các ngôn ngữ cấp thấp hơn như C hoặc C++ và được tối ưu hóa cho hiệu suất tại chỗ. Johnson của Siemens cho biết: “Bản thân các thuật toán có tính toán chuyên sâu và có khả năng kiểm soát rất tốt những quy trình nào chạy song song, những quy trình nào được sắp xếp theo trình tự và lượng bộ nhớ bạn phân bổ”. “Tất cả những điều đó đều được kiểm soát rất rất chặt chẽ ở cấp ứng dụng và nếu bạn bắt đầu lại từ đầu trên đám mây, bạn phải làm lại tất cả các thuật toán và phần mềm của mình và về cơ bản là tăng gấp đôi quy mô đội ngũ kỹ thuật của bạn.”

Hầu hết các ứng dụng gốc trên nền tảng đám mây có khả năng xuất hiện ở những khu vực mà chúng không chỉ lặp lại chức năng. Ví dụ: danh mục EDA của Siemens bao gồm một số ứng dụng dựa trên nền tảng đám mây, bao gồm PartQuest, kết nối các nhóm phát triển PCB với hệ sinh thái linh kiện điện tử và Connect for PADS Professional để hợp lý hóa hoạt động cộng tác.

Hình 2: Giao diện PartQuest Explore của Siemens, thể hiện khả năng truy cập vào các thư viện mô hình mô phỏng toàn diện trong ngành. Nguồn: Siemens EDA

Johnson cho biết: “Hiện tại, có những nơi chúng tôi có nền tảng đám mây ở phía hệ thống với PCB, do tính chất hợp tác của các hệ sinh thái thiết kế đó”. “Còn nhiều năm nữa để phát triển các ứng dụng dựa trên nền tảng đám mây và cuối cùng, khách hàng của chúng tôi sẽ là người quyết định tốc độ áp dụng. Trong khi đó, chúng tôi luôn tối ưu hóa các công cụ của mình trên đám mây để đảm bảo tính song song, dung sai mặc định và dung lượng bộ nhớ.”

Tất cả các nhà cung cấp EDA lớn đều đã thực hiện các bước để tạo ra các công cụ EDA gốc trên nền tảng đám mây. “Các công cụ sẽ thúc đẩy thế hệ EDA mới này là những công cụ yêu cầu sự cộng tác trên đám mây, giữa các nhóm thiết kế, đối tác sản xuất và nhà thiết kế chip với nguồn dữ liệu đáng tin cậy duy nhất nằm trên đám mây, có thể truy cập từ mọi nơi và trên mọi thiết bị. thiết bị,” Turaga của Cadence cho biết. “Các công cụ thiết kế PCB thuộc dòng Allegro và OrCAD là những ví dụ hoàn hảo. Chúng tôi cũng có nhiều công cụ được thiết kế dành cho đám mây, với khả năng kết hợp, nơi khách hàng có thể truy cập điện toán dựa trên đám mây chỉ bằng một nút bấm. Xcelium Cloud, ADE Cloud, Clarity Cloud và OrCAD X là những ví dụ hoàn hảo về những kiến ​​trúc giúp người dùng tận dụng sức mạnh của đám mây một cách liền mạch.”

Hình 3: Virtuoso EDA Suite của Cadence, hiển thị các phản hồi tham số S khác nhau và biểu đồ hiệu suất tăng thêm năng lượng (PAE), có thể chạy tại chỗ hoặc trên đám mây. Nguồn: Nhịp điệu

Vai trò của AI EDA trên đám mây
Nhiều ứng dụng AI được coi là có nguồn gốc từ đám mây, tạo ra môi trường tối ưu cho Synopsys.ai và AI Co-Pilot tổng hợp của nó. Bhatia cho biết: “Các khách hàng bán dẫn thiết kế chip đang tận dụng các mô hình AI tổng quát được lưu trữ dưới dạng dịch vụ trên đám mây”. “Rõ ràng là các công cụ đang được xây dựng cũng đang tận dụng điều này ngay trên đám mây. Có rất ít khách hàng đang nghĩ đến hoặc thậm chí đã bắt đầu hành trình xây dựng mô hình của riêng mình từ đầu. Việc phát minh lại bánh xe không có ý nghĩa gì vì việc xây dựng và huấn luyện các mô hình của riêng bạn sẽ rất tốn kém.”

Synopsys ChipSpot, giúp các công ty bán dẫn tận dụng các phiên bản giao ngay có giá thấp hơn mà không bị gián đoạn hoặc chấm dứt tùy ý, là một ví dụ khác về giải pháp EDA dựa trên AI chỉ tồn tại trên đám mây. Về cơ bản, ChipSpot tạo ra các máy ảo (VM) theo yêu cầu được tối ưu hóa cho các công cụ EDA cụ thể và khối lượng công việc bộ nhớ rất cao. Được thúc đẩy bởi các tín hiệu chấm dứt dự đoán, ChipSpot tự động di chuyển khối lượng công việc EDA trực tiếp đến và từ mảng VM của nó.

Bhatia cho biết: “Bạn hiện đang sử dụng các khả năng gốc của đám mây vốn có của cơ sở hạ tầng và áp dụng nó như một trường hợp sử dụng cho mô hình thiết kế chip”. “ChipSpot hoàn toàn dựa trên đám mây và có khá nhiều trường hợp sử dụng - tôi muốn gọi chúng là các trường hợp sử dụng theo chiều ngang - cơ sở hạ tầng hoặc các giải pháp theo chiều ngang mà bạn có thể tận dụng có nguồn gốc từ đám mây cho trường hợp sử dụng thiết kế chip.”

Khai thác AI và ML để mở rộng khối lượng công việc trên đám mây EDA hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn là một lĩnh vực trọng tâm khác của nhiều công ty bán dẫn. Rajath Narasimha, giám đốc sản phẩm chính của đám mây HPC tại cho biết: “Người dùng có thể không biết cần bao nhiêu luồng, công việc song song, cụm và bộ nhớ”. Chìa khóa. “Tất cả các tham số này phải được cấu hình tự động thông qua phân tích không gian làm việc. Bạn sẽ nói, 'Tôi muốn mô phỏng điều này trong vòng 20 phút hoặc hai giờ hoặc 20 giờ.' Dựa vào đó, một thuật toán sẽ tự động đặt ra các yêu cầu và gửi công việc đi.”

Narasimha cho biết Keysight Design Cloud là một bước đi theo hướng này, cung cấp các cấu hình đám mây tại chỗ, kết hợp và chìa khóa trao tay. “Đối với khách hàng trên nền tảng đám mây chìa khóa trao tay, chúng tôi cung cấp API cho một công ty tên là Rescale, công ty này chấp nhận công việc từ môi trường máy tính xách tay hoặc máy chủ và đưa nó vào hàng đợi. Dựa trên yêu cầu bạn gửi cho họ, họ sẽ tối ưu hóa yêu cầu về chi phí, thời gian và địa điểm cũng như loại máy tính và tài nguyên bạn yêu cầu. Rescale và Keysight Design Cloud thực sự là cách rẻ nhất để các công ty khởi nghiệp tận dụng EDA trên đám mây. Nó được thiết kế cho các công ty có hai hoặc ba kỹ sư và không có môi trường tại chỗ, ngoại trừ một máy chủ mà họ có thể cài đặt mọi thứ trên đó. Tài nguyên máy tính rất dễ truy cập, theo yêu cầu và có thể mở rộng trên đám mây — sự cân bằng tốt nhất giữa khả năng mở rộng, hiệu suất và khả năng tùy chỉnh.”

Hình 4: Giao diện Design Cloud của Keysight với API để Rescale, minh họa thiết lập mô phỏng mạch RF để phân tích tham số S và quét tham số, được tối ưu hóa cho các giải pháp EDA đám mây chìa khóa trao tay. Nguồn: Keysight

Xác minh, song song thống trị đám mây EDA
Mặc dù nhiều khối lượng công việc EDA đang chuyển sang đám mây, nhưng việc xác minh vẫn là phương pháp phổ biến nhất đối với hầu hết các công ty sản xuất chip do nhu cầu tài nguyên cao. Johnson cho biết: “Những nơi có sự quan tâm cao nhất đến đám mây là nơi có khối lượng điện toán cao nhất hoặc những lĩnh vực điện toán khó nhất”. “Điều đó có xu hướng xác minh logic ở mặt trước, do bạn chạy vô số mô phỏng khi gỡ lỗi thiết kế của mình. Việc xác minh có một hồ sơ điện toán thường có rất nhiều lõi. Yêu cầu về bộ nhớ không lớn nhưng bạn có thể sử dụng song song rất nhiều máy.”

Các loại công cụ xác minh khác nhau được sử dụng trong hầu hết vòng đời thiết kế silicon. Ví dụ: nếu một con chip thường mất 18 tháng để phát triển thì quá trình xác minh có thể sẽ diễn ra liên tục trong ít nhất 15 tháng. “Khi bạn thêm ngày càng nhiều, hãy chuyển sang giai đoạn tiếp theo, bạn xác minh đi xác minh lại nhiều lần,” Bhatia nói. “Đám mây tăng tốc mọi thứ. Bạn có thể mở rộng quy mô rất nhanh chóng. Vì vậy, giả sử đối với một bước cụ thể, bạn đã lên lịch tám tuần để thực hiện phân tích thời gian. Nếu bạn có thể giảm thời gian đó xuống còn XNUMX hoặc XNUMX tuần thì bạn có thêm hai tuần thời gian. Bây giờ bạn có thể phát hành chip của mình nhanh hơn hoặc thực hiện xác minh nhiều hơn và phát hành chip chất lượng tốt hơn mà vẫn đúng tiến độ.”

Mặc dù khối lượng công việc đòi hỏi nhiều tính toán là một trong những chất xúc tác ban đầu cho sự ra đời của đám mây EDA, nhưng nhiều công ty chip đang nhận thấy việc xác minh là một trường hợp sử dụng cổng. Turaga giải thích: “Nói chung, nhiều khách hàng bắt đầu bằng việc xác minh, nhưng sau đó chúng tôi bắt đầu thấy họ đang chuyển toàn bộ dự án lên đám mây”. “Nó không chỉ là xác minh nữa. Đó là toàn bộ dòng chảy và băng từ trên đám mây. Đây rõ ràng là trường hợp xảy ra với nhiều khách hàng nhỏ đã sử dụng hoàn toàn trên đám mây nhưng cũng xảy ra với nhiều khách hàng lớn hơn hoạt động trong môi trường kết hợp, đặc biệt là khi một dự án quan trọng xuất hiện, ngay trước khi ngừng hoạt động hoặc bất kỳ tình huống nào xảy ra. Về cơ bản, họ đang thực hiện đầy đủ các dự án, toàn bộ các luồng trên đám mây.”

Những gì còn lại tại chỗ
Mặc dù cuối cùng thì tất cả công cụ EDA hoặc khối lượng công việc chạy tại chỗ đều có thể chuyển sang đám mây, nhưng một số có thể di chuyển chậm, trong khi một số khác có thể không bao giờ hoàn thành hành trình kỹ thuật số. Turaga giải thích: “Một số lo ngại mà chúng tôi nhận được từ một số khách hàng liên quan đến dữ liệu thiết kế chip có độ nhạy cảm cao. “Một số khách hàng vẫn còn do dự khi đưa tất cả những thứ đó lên đám mây. Ngoài ra còn có một số quy trình công việc nhất định sẽ mang lại cho bạn ROI trên đám mây cao hơn nhiều so với tại chỗ và điều đó luôn xảy ra. Và một số khối lượng công việc có ROI thấp đó có thể được thực hiện tại chỗ.”

Bhatia đồng ý. “Theo truyền thống, chúng tôi luôn nghĩ đám mây rẻ hơn. Nhưng khi bạn đang nói đến hàng trăm nghìn lõi năng lực điện toán cần thiết để chạy một khối lượng công việc cụ thể và bạn có đủ cơ sở hạ tầng tại chỗ cho quy mô đó, thì tính kinh tế theo quy mô của đám mây không liên quan vì bạn có cùng quy mô và tại chỗ. rẻ hơn. Hãy lấy 10 công ty bán dẫn hàng đầu và nói chuyện với bất kỳ công ty nào trong số họ và họ sẽ nói với bạn điều tương tự. Đám mây đắt tiền nhưng họ vẫn tiếp tục sử dụng nó. Tôi không có lựa chọn. Tôi cần hoàn thành công việc này trong một tuần thay vì một tháng. Vì vậy, tôi sẽ trả những gì tôi cần phải trả.”

Bhatia cũng lưu ý rằng những lo ngại về sở hữu trí tuệ đã xuất hiện trở lại trong những tháng gần đây, khi các công ty khởi nghiệp nhỏ hơn thiết kế silicon phức tạp, độc đáo đang cạnh tranh gay gắt với các công ty chip lớn hơn, truyền thống hơn. “Nó không có nhiều tính bảo mật; nó chỉ là bảo vệ IP. Những công ty khởi nghiệp này rất lén lút”, ông nói. “Họ biết rằng nếu có ai phát hiện ra trường hợp sử dụng mà họ đang nhắm mục tiêu thì sẽ không khó để một tổ chức lớn có đủ nguồn lực thử và sao chép. Nhu cầu về bảo mật và bí mật là điều tối quan trọng và đó là điều sẽ cản trở — hoặc đang cản trở — nhiều tổ chức trong số này đưa một số loại dự án nhất định lên đám mây.

Nhưng ông nói thêm rằng mặc dù có thể có nhiều lý do khác nhau khiến một số công cụ và khối lượng công việc EDA nhất định vẫn được duy trì tại cơ sở, nhưng công nghệ không phải là một trong số đó. “Đám mây ngày nay rất tiên tiến. Nó đã tồn tại hơn một thập kỷ và đã phát triển. Đám mây ở thế hệ thứ sáu, thế hệ thứ bảy so với thiết kế ban đầu của nó và bạn có thể làm bất cứ điều gì trên đó.”

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://semiengineering.com/ic-tool-vendors-eye-cloud-native-future/