云端 EDA 已就位,造“芯”当自强

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云端 EDA 已就位,造“芯”当自强

管 震

“大家好,我是微软首席技术顾问管震,今天我将作为本次活动的主持人,与三位 EDA 技术专家共同探讨中国“芯”时代的云上赛道。”

接下来的时间将分为两部分:第一部分我想请三位专家各自谈一谈对 EDA 上云的看法;第二部分我将以小圆桌的形式和大家畅所欲言,探讨一些热点话题。

首先请 David 分享下,从国际视野来看,EDA 现在是什么样的状况?EDA 上云又发展到了怎样的程度?

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云端 EDA 已就位,造“芯”当自强

冯立伟(David)

“大家好,我是微软亚洲高效能运算解决方案的副总经理冯立伟(David)。”

EDA on Cloud 在近几年越来越流行,微软云端技术已经可以和本地端的基础建设结合,也就是说把客户敏感数据放在本地端,再通过整合方案将云端跟本地端结合起来,利用云端庞大的算力加速 EDA 运算。

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目前,微软已经和 Mentor Graphics、台积电、AMD 多方合作,在 Azure 上验证了 7nm 的芯片设计,让整个周期变得更短,成本更低。同时,我也看到有报道称“ Synopsys 与 Samsung Foundry 已合作推出了三星 SAFE 云设计平台,从而使SoC团队能够使用 Synopsys 的 EDA产品和 Samsung Foundry 的工艺技术来进行云端设计。”

以上事实证明,EDA 上云已经是一项非常成熟的技术,很多国际半导体知名厂商都使用它来协助解决商业需求。

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接下来我将详细介绍下微软与 Mentor Graphics 的合作成果:Mentor Graphics 的 AMS 使用了 Microsoft Azure 专门针对 HPC 开发的虚拟机类型 HC44rs,它具有四十四核,每个核心有 8GB 的内存来调用。Mentor Graphics 在 library characterization、AMS Verification Workload 等多方面,都充分利用了 Azure 的优势,大幅缩短 EDA 过程,同时提升效率加速产品上市。

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其实不只是 Mentor Graphics,Microsoft Azure 与台积电、Synopsys 都在进行深度合作,大家知道 Synopsys 最有名的就是 Prime Time,它就充分运用了 Azure 的多核心技术,大幅缩短了 Prime Time Timing Signoff,这些案例都证明了 Azure 不只是提供了庞大的云端算力,并且和合作伙伴一起,构建了完善的生态体系。

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谈到台积电,他们始终希望在半导体制程代工上拥有领先地位,但根据摩尔定律每18个月晶圆上电晶体密度就会增加1倍,用来运算半导体制程所需要的基础建设更是增加6倍,原有本地端的伺服器也没办法达到最佳效果。最终,台积电利用微软 Azure 上的高速电脑运算(Avere / Cyclecloud)架构在20分钟之内建置10万个虚拟运算元,大幅缩短了开发时间。

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在7纳米领域,微软和 AMD 的合作同样有一些技术突破。原本 AMD 在本地端的 On-prem 的环境进行一次设计验证需要22.2小时,但在使用 Microsoft Azure 之后,整体时间缩短到了9.5个小时。

以上案例再度证明了,EDA 上云已经是必然趋势,尤其是头部企业,他们已经早早做好了布局,大家更要抓紧步伐了。

管 震:

谢谢 David 的分享,其实除了欧美市场,半导体也是国内非常看重的行业,作为中国人民的老朋友,微软在过去的这段时间里,是如何帮助国内产业链的小伙伴一起成长的?下面有请 Heidi 来跟大家分享一下这方面的内容。

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孙海亮(Heidi)

“大家好,我是微软半导体行业云的负责人孙海亮(Heidi)。”

在过去的一年里,半导体由原来的冷门话题逐渐炒热,也涌现出大量的分析文章,正如 David 所说,在设计端我们和国外的差距正在慢慢缩小,企业也在积极地向云计算方向靠拢。

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很多做 AI 芯片或车载芯片的公司,都在利用云计算提供的弹性算力,来进一步控制成本,更快地让产品面世。大家也都已经意识到:算力越多,芯片的设计仿真过程就跑得越快,这些节省下来的时间将帮助企业在市场上赢得先机。

那么微软在这其中扮演着怎样的角色呢?在过去的很多年里,微软都是作为应用方,从设计、封装、制造到最后的应用,我们一直都和芯片公司有很深的合作,最早是在 Windows 时代,我们在 PC 端的应用会反哺到设计端。

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走到如今的云计算时代,AMD 等厂商的芯片设计会优先使用微软的数据中心,同时我们也在积极地和这些厂商合作,想办法让设计工具更适合云计算、更弹性、更分布式。所以在整个产业链条上,微软把自己定位成一个赋能企业,积极帮助厂商利用云来实现自身的升级和转型。

其实传统的芯片产业,无论是设计还是制造,它的本地数据中心都会承载一部分算力,但随着项目周期的推进,企业对算力的需求也在持续波动。波峰出现时就需要排队,不同项目组会对算力资源进行争抢。

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如果使用 Microsoft Azure,就可以和本地数据中心实现无缝接合,在实际使用中你甚至感受不到是在云上还是在本地;其次,本地数据中心每年都需要几千万甚至上亿的资金进行扩容,云计算的补充可以显著降低本地数据中心的容量规划;最后,因为公有云是按时间收费的,所以企业就能够找到最佳的时间与成本配比点。

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以上数据就解释了这一原理和机制,在多场景情况下,一次就可能有150个场景并发运行,如果分布到150台虚机上,那么1.32个小时就能完成,这就是时间最优;如果只分布到38台机器上,虽然需要12个小时才能完成,但拥有105个基石,这就是成本最优。

Azure 的优势就在于,它能够提供灵活的选择,或是成本最低,或是时间最短。根据每个项目的时间节点、交付周期,你都可以做出相应的调整。

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最后我想谈一下微软的运营模式,微软公有云在中国由21世纪互联负责运营,这是一家中国控股的公司,所有数据也都留在中国本地,并且受政府监管,全面满足法律法规,所以大家无需担心安全合规的问题。

管 震:

谢谢 Heidi 的分享,如果你是 EDA 链条里的从业人员,那么 Heidi 可能已经解答了你的很多疑问了。除了上云意向以外,我们还要考虑可行性的问题,如何才能安全顺畅的迁移上云?接下来的时间交给 Leo,请他为大家解答下。

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赵俊伟(Leo)

“大家好,我是微软资深云解决方案架构师赵俊伟(Leo)。今天想给大家分享一些 EDA 迁移上云的最佳实践。”

在上云之前首先要考虑一下初衷,为了平衡时间和成本,我们希望把一些弹性需求放到云上,所以绝大多数客户还是一个混合的环境。当我们在混合环境中构建时,就需要考虑好如何降低运维的复杂度。

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对很多 EDA 领域的管理人员来说,最好能在本地和云端使用同样的管理工具。所以在架构上,第一需要满足的是支持正在用的 EDA 工具,包括刚刚谈到的类似 LSF 的调度工具,其实在微软云已经原生支持了。利用云上的弹性架构,在需要运行的时候就把资源提起来,在工程跑完的时候再把资源释放出去。

第二,避免需要额外学习新的东西,降低整个团队的学习成本。在此之上,微软有一个平台叫做 Microsoft Azure CycleCloud,它其实是一个 EDA编排工具,可以集成我们现有的一些调度平台,还可以直接管理云上的存储。

第三,灵活满足存储的需求。在传统本地的 EDA 基础架构中,往往会采取高性能存储,并且把所有可能用到的数据都放在一起。但在云上,就可以根据所需的存储特性,去进行存储分离。例如当我们在用 LSF 时,就可以相应的在云上构建一个高 IOPS 的存储空间。

第四,除了计算节点和存储需求以外,EDA对于网络性能也有很高的要求。在 Microsoft Azure 上,我们会有一些专门针对 HPC 和 EDA 进行优化的机器,他们可以支持 infiniband 或更高的网络性能。

管 震:

谢谢 Leo 的分享,微软在混合云的架构上,其实做了非常多的实践,并且提供了一系列服务,例如 Microsoft Azure 的 HPC Cache 、CycleCloud。但是我也想多问一句,很多人担忧的数据安全问题,微软又是如何解决的呢?

赵俊伟:

针对云端的数据安全,我们可以从两个方向去考量:首先如果客户希望尽快将大量数据上传,那么微软支持类似 Data Box 的物理硬件,而且都是经过磁盘加密的,客户在获得**后就可以将数据拷贝到硬件里,再寄回到微软数据中心,整个过程都是安全可控的。

其次,如果你的数据已经在云上,可以将其看成一个私有的托管中心。客户可以隔离和公网的连接,设置访问专线或 v*n。除了坚固的基础架构,企业也需要改变管理运营的方式,制定一系列的安全策略,Microsoft Azure Policy 将会进行监督,预防并警告违规行为。

管 震:

下一个问题,我想问下 David。刚才你在介绍全球趋势时,提到微软拥有众多的合作伙伴,那么为什么他们会想到和微软合作呢?

冯立伟(David):

最主要的原因是这样,微软在内部成立了一个半导体行业的团队,其中的一些成员来自于 EDA 厂商,由于专业背景的存在,他们非常了解产业状况,甚至每一个 EDA 工具的特性。

所以在和国际大厂合作的时候,微软并不是一味的提供资源,把你的东西放到我的平台上就结束了,而是根据不同的特性,来专门设计云端的基础架构,优化整个使用情境,使其达到最佳的 ROI。

正是由于“懂行”,大家合作才能这么愉快且深入。各位如果去看产业新闻,三大 EDA Tool vendor 和微软之间的合作消息是最多的。

管 震:

最后一个问题就交给 Heidi 吧,在中国的制造业链条里,什么样的企业更迫切的需要 EDA 上云?他们如果选择上云会不会更贵?

孙海亮(Heidi):

在中国,芯片设计大部分还是以中小型企业为主,大概有2000多家,这些公司在过去十年里发生了很多变化,现在企业上云的诉求主要有两类

第一类是初创公司,他们从始至终就希望使用全云方案,这样管理更简单、协作能力更强,尤其是跨国团队,可以节省大量的文件传输时间;第二类是较大的芯片厂商,他们面临着算力缺口,由于数据中心的建设、电力指标的审批都很复杂。为了业务优先的目的,会使用公有云来补充本地的算力。

在成本方面,无论哪种情况,上云都是有优势的。第一种用云上数据中心全面替代本地,能够大幅节省安保、运维的开支;第二种用云端算力进行补充,因为云服务是按小时计费的,所以可以在数据文件准备后再打开算力,这样客户的每一丝资源都能用在刀刃上。

以上内容节选自线上研讨会实录。

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