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EDA上云关键节点已至,中立平台将挑大梁?

发布人:芯东西时间:2022-05-14来源:工程师
千余芯片创企涌现,EDA云平台时机已至。

作者 |  高歌
编辑 |  Panken
芯东西5月12日报道,2022年以来,新冠肺炎疫情对上海、深圳等地造成了较大影响,居家办公在各行各业中变得十分普遍。上海作为芯片产业的聚集地,很多芯片设计公司也因此转向居家办公。那么芯片设计在家就能够完成吗?对芯片工程师来说,他们“画”出芯片的“笔”就是EDA(电子设计自动化)工具。云端的EDA工具就是芯片工程师能够居家办公、用家用设备设计出芯片的关键。但同时,上云对芯片企业来说并不轻松。如何兼容各类EDA工具、保障数据安全和运行速度稳定,并能让工程师快速上手,都是云平台需要面对的挑战。如今,EDA云平台产业遇到市场良机,而质疑仍存。为此,芯东西采访到了为芯片设计公司提供EDA云平台的速石科技创始人、CEO陈熹,讲一讲芯片设计到底如何能够在家完成。
01.2021年芯片设计创企新增592家云端EDA成居家办公关键


疫情之下,芯片创企正遭遇资金短缺、工作效率降低、流片时间不确定等多种困境。根据2021年中国半导体行业协会的统计,中国共有2810家芯片设计企业,较2020年多了592家,同比增长26.7%。这些芯片设计公司大多集中在上海、深圳和北京三地,目前都面临疫情影响。从2017年至今,中国芯片设计企业数量从1380家增长到2810家,新增1430家。这意味着,全国一半以上芯片设计企业的创建时间不超过5年。2020和2021两年,业界更是涌现出1030家新的芯片设计创企。

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▲2010-2021年芯片设计企业数量增长情况(图片来源:2021年中国集成电路设计业年会魏少军演讲PPT)

对于芯片设计公司来说,EDA(电子设计自动化)工具是他们赖以生存的必需品。疫情下,居家办公的芯片工程师要依靠云端的EDA平台工作。如果芯片设计公司选择自行搭建云平台,就意味着加大IT部门的投入。而当芯片设计团队进行仿真和验证时,往往需要调用大规模的算力集群,其算力节点的数量从几台到几千台不等。在这样大的算力环境下,整个集群算力的管理和调度、算力集群和存储系统的交互,同样需要一支专业的IT团队进行操作。但对大部分芯片创企来说,如果想要生存发展,就要尽早实现芯片流片,将产品交付客户,芯片设计效率至关重要。这个过程中,芯片设计公司每一分钱都要花到刀刃上,往往缺乏额外的精力和资源搭建、运维自己的云平台。在芯片设计团队尚不完备的情况下,专业IT团队过于奢侈。当被迫居家办公时,芯片设计公司正在面对种种挑战。作为资深从业者,一站式云平台供应商速石科技的创始人、CEO陈熹告诉芯东西,家庭、个人设备缺乏芯片设计所需的专业并行计算环境、EDA工具、硬件以及支撑服务体系。芯片工程师在居家办公时会遇到硬件/网络带宽不达标、家用环境无法保障安全、团队协作不顺等诸多困难。同时芯片创企的业务规模会快速扩张,算力资源需求存在不确定性。因此,对初创公司来说,一种可扩展、避免大量资金投入、能够快速采用的云平台或许是解决这些问题的关键。
02.EDA云平台产业已至关键节点国内市场规模达百亿元


除了创企,非初创芯片设计公司也对云平台有着需求。从算力上来说,随着芯片设计公司规模的不断扩大、所研发芯片制程的演进,其算力需求也会增加。如果扩充本地计算集群,芯片设计公司需要在硬件、场地、人员、运维等方面进行大量投入,且芯片设计的算力需求存在波动:任务数量低谷时算力闲置,高峰时任务需排队进行。

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▲芯片设计公司算力需求与实际曲线

有业内专家称,投片前3个月,芯片设计公司对算力的需求是“无限”的。对这种波动型的需求,芯片设计公司单纯地扩大本地数据中心规模,并不能很好地解决问题。即使是大型芯片设计公司,在计算需求不断增大后,传统的托管IDC计算模式仍可能出现问题,不能及时输出成果,降低设计效率。相比之下,云平台可以更灵活地调用算力,任务高峰时可调用海量云端算力,低谷时则减少调用算力,能够显著提升芯片设计效率。因此,自2010年、2011年起,Cadence、Synopsys等国际EDA巨头开始提出了EDA上云的概念。之后,英特尔、英伟达等芯片巨头开始探索EDA云工具的应用。2015年后,公有云架构逐渐稳固,数据安全体系逐渐成熟。如今,EDA云平台的工具和运行环境已逐渐整合在一起,且产品能够规模化地复制到不同的行业,并提供给客户。可以说,EDA云平台产业已经到了商业化发展的关键节点。随着技术发展,EDA云市场正快速扩大。其中,大量新增的中国芯片企业撑起了一个价值百亿的EDA云平台市场。陈熹估计,截至2021年年底,中国EDA云平台的市场规模大概达到一百亿元,年复合增长率在20%以上。快速发展的EDA云市场中,速石科技这样的企业正在逐渐成为重要力量。尽管亚马逊、阿里云、华为云等主流云厂商的解决方案较为完善,但其产品和服务数量较为庞大,对芯片设计行业没有针对性,界面也较为复杂,工程师学习存在一定门槛和成本。而较Cadence、Synopsys、西门子EDA等国际EDA巨头的云平台,速石科技采用EDA厂商中立、多云的环境和架构,能够为芯片设计公司提供兼容、完善的EDA工具链,以及“在任何时间点、任何应用场景中,最适合他们、最具性价比的云资源”。

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▲速石科技解决方案架构


03.为客户提供云端“超算”将仿真效率提升42倍


尽管EDA云平台市场不断壮大,但在半导体这样一个极度追求稳定性、数据安全的产业,很多芯片设计公司对这样一个新兴产业抱有质疑。有芯片创企高管透露,芯片设计数据上云的安全性和云端任务的运算速度,是他对EDA云平台最大的担心。面对质疑,陈熹回应称,在数据存储、运行和计算资源的可靠性上,大规模云较本地数据中心更加安全。在云的基础架构上,其可靠性能够达到六个九(99.9999%)甚至十三个九(99.99999999999%)的程度,这是本地数据中心很难达到的。同时,速石科技的一站式IC设计云平台从设计之初就进行了通盘考虑,添加了应用层面上、端到端的数据安全和数据加密功能。这些功能使云供应商和速石科技无法触碰到客户的芯片设计数据和数据资产,从技术架构上保障了客户的信息安全。陈熹称,作为专业的云平台厂商,速石科技能够从流程、管理等方面给客户一体式的数据安全保护。他强调:“客户想到的问题我们都已经想到,并且有相应的解决方案;客户还没想到的问题,我们也有相应的流程和方案。”

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▲速石科技基础架构

在数据运行方面,如今的云技术也可以满足芯片设计所需的算力和稳定性。以速石科技为例,其采用了专业计算领域较为先进的无服务器架构,有自己的调度器和并行文件系统,相当于向芯片设计客户提供一台定制化的超级计算机。2019年,速石科技就以1.1626 Petaflops的成绩排名第482名,成为全球第二、亚洲唯一一家以公有云算力跻身超级计算机TOP500的公司。更重要的是,速石科技调度这一全球TOP500的超算算力,只花费了5530美元和4个小时,远低于其他上榜超算,展现了云平台的优势。

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▲超算TOP500榜单中速石科技的系统参数

在实际应用中,速石科技也收获了很多经典案例。据陈熹分享,有小型芯片设计公司使用速石科技的全云架构方案,将在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,仅用17小时就顺利完成。

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▲在云端仅用17小时就完成HSpice仿真

2021年,速石科技成为了三星Foundry国内首家SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)云合作伙伴。陈熹透露,如今在半导体领域,速石科技已服务于中颖电子、纳芯微、士兰微、华大北斗、复旦大学等国内的企业与高校。速石科技也希望为芯片设计公司提供最优秀的产品,成为其成长过程中最重要的合作伙伴。
04.结语:芯片设计所需算力不断升级中立EDA云平台或成脱困关键


上云是EDA行业一个长期的发展趋势。随着芯片制程的演进,芯片设计的成本快速上升,逻辑仿真、验证、版图设计所需算力规模不断增加。本地数据中心的建造运维投入、专业IT人员的招募、安全系统的构建都是芯片设计公司需要面对的挑战。全球疫情下,EDA云平台的价值更是凸显。作为一个新兴的供应链环节,EDA云平台正在高涨的下游需求中成长,成为EDA产业中的关键赛道之一。


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关键词: EDA

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