近幾年，傳統(tǒng)行業(yè)正在加速上云推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。芯片設(shè)計(jì)雖屬于傳統(tǒng)行業(yè)，但芯片設(shè)計(jì)上云已經(jīng)有多年的歷史。只是，隨著云計(jì)算方式的普及和硬件性能的提升，用云的方式設(shè)計(jì)芯片能夠獲得幾倍到上百倍的投入產(chǎn)出比的提升，因而被越來(lái)越多芯片設(shè)計(jì)公司采用。                                      

對(duì)于新興的芯片設(shè)計(jì)公司而言，這或許是一個(gè)超越傳統(tǒng)大公司的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，成熟的芯片設(shè)計(jì)公司也可以借助云計(jì)算的方式實(shí)現(xiàn)更好的配置資源。

習(xí)慣了傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)方式的成熟公司會(huì)欣然接受云上設(shè)計(jì)芯片嗎？芯片設(shè)計(jì)云又會(huì)給芯片行業(yè)帶來(lái)哪些的改變？

芯片設(shè)計(jì)為什么要上云？

很早之前，全球三大EDA提供商之一的新思科技就已經(jīng)在積極探索云化EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，Electronic Design Automation）工具，幫助芯片公司設(shè)計(jì)出更好的芯片。

新思科技中國(guó)副總經(jīng)理、芯片自動(dòng)化事業(yè)部總經(jīng)理謝仲輝先生告訴雷鋒網(wǎng)：“我們多年前就開(kāi)始部署EDA工具云化的項(xiàng)目，主要是與大型芯片公司合作開(kāi)展內(nèi)部云上部署。例如，我們攜手臺(tái)積電共同部署云上設(shè)計(jì)和芯片制造平臺(tái)，幫助臺(tái)積電成為首家實(shí)現(xiàn)云設(shè)計(jì)的代工廠。我們很驕傲，世界上首枚完全在云上實(shí)現(xiàn)的芯片就誕生在這個(gè)平臺(tái)上。我們還與臺(tái)積電在微軟Azure平臺(tái)上成功實(shí)現(xiàn)云上時(shí)序signoff新流程，加快下一代片上系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)?！?/p>

新思科技中國(guó)副總經(jīng)理、芯片自動(dòng)化事業(yè)部總經(jīng)理謝仲輝

之前無(wú)論是云技術(shù)的生態(tài)和客戶接受程度，還是硬件的先進(jìn)性都還不足以讓云上設(shè)計(jì)芯片得到推廣。但近幾年，我們看到國(guó)外的亞馬遜AWS、微軟Azure、谷歌云，國(guó)內(nèi)的阿里云、紫光云都相繼推出芯片設(shè)計(jì)云，芯片設(shè)計(jì)云的接受程度隨之提高。

“芯片設(shè)計(jì)上云最大的驅(qū)動(dòng)力是靈活優(yōu)化資源分配，” 謝仲輝指出，“對(duì)于中小型芯片設(shè)計(jì)公司，每年大規(guī)模項(xiàng)目的數(shù)量并不多，購(gòu)買(mǎi)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有工具和計(jì)算資源的成本高昂。對(duì)于財(cái)力雄厚且項(xiàng)目眾多的大公司，多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)推進(jìn)或臨時(shí)增加項(xiàng)目也會(huì)需要彈性的算力和額外的設(shè)計(jì)工具。所以無(wú)論公司規(guī)模大小，上云這種方式能夠滿足不同芯片設(shè)計(jì)公司在資源優(yōu)化方面的需求?！?/strong>

特別是，在芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷增加的當(dāng)下，企業(yè)的IT與設(shè)計(jì)部門(mén)越來(lái)越難以依賴經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效算力與工具需求計(jì)算的匹配，超前部署算力資源會(huì)帶來(lái)巨大的成本負(fù)擔(dān)，算力與工具不足又難以快速滿足突發(fā)的、波動(dòng)的負(fù)載。

這其中很重要的原因是芯片設(shè)計(jì)周期很長(zhǎng)且每個(gè)流程的算力需求不同。芯片設(shè)計(jì)流程一般包含功能設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)描述、設(shè)計(jì)驗(yàn)證等前端設(shè)計(jì)，以及綜合、STA（靜態(tài)時(shí)序分析）、PR（自動(dòng)布局布線）等后端設(shè)計(jì)。

SoC設(shè)計(jì)流程，來(lái)源阿里云研究中心&新思科技

一位業(yè)內(nèi)人士告訴雷鋒網(wǎng)，芯片設(shè)計(jì)的前端和后端對(duì)算力的需求不同，前端是單線程、高并發(fā)、原數(shù)據(jù)密集式的小文件為主，后端的設(shè)計(jì)仿真是多線程、大文件。并且，設(shè)計(jì)的芯片制程越先進(jìn)對(duì)算力的需求越高，不同制程節(jié)點(diǎn)間的算力需求差別可達(dá)指數(shù)級(jí)。

謝仲輝也表示：“整個(gè)芯片設(shè)計(jì)的流程一般在12個(gè)月到18個(gè)月，每個(gè)階段使用的設(shè)計(jì)工具無(wú)論是數(shù)量還是種類上都不盡相同。芯片設(shè)計(jì)上云能夠協(xié)助中小型芯片公司充分利用有限的資金、人力資源，優(yōu)化工具和算力資源配置，提升自身技術(shù)創(chuàng)新力，追趕相對(duì)成熟的設(shè)計(jì)公司。”

上云+AI，芯片設(shè)計(jì)投入產(chǎn)出比提升幾倍到上百倍

需要強(qiáng)調(diào)的是，芯片設(shè)計(jì)上云更應(yīng)該關(guān)注投入產(chǎn)出比，而非簡(jiǎn)單的成本投入。謝仲輝解釋，比如花100萬(wàn)能夠買(mǎi)下的工具或者計(jì)算資源非常有限，也不一定被充分利用。同樣100萬(wàn)投資到購(gòu)買(mǎi)云資源，合理分時(shí)優(yōu)化，長(zhǎng)期累積可獲取的算力資源以及得到的生產(chǎn)力遠(yuǎn)超過(guò)100萬(wàn)，芯片設(shè)計(jì)公司應(yīng)該從投入產(chǎn)出比的角度去看待芯片設(shè)計(jì)上云。同時(shí)，借助云上資源和大量的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與AI來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，還可以減少人力成本支出。

從芯片設(shè)計(jì)的流程來(lái)看，相較于設(shè)計(jì)流程的其他環(huán)節(jié)，芯片的仿真驗(yàn)證不僅復(fù)雜而且耗時(shí)。有數(shù)據(jù)顯示，部分芯片設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證所耗費(fèi)的時(shí)間通常高達(dá)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)周期的70%。因此，借助云計(jì)算的高算力、內(nèi)存可以大大減少芯片仿真驗(yàn)證的時(shí)間。

“很多新思工具的基礎(chǔ)架構(gòu)都能夠自主進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，驗(yàn)證工具也增加了AI功能。如果是傳統(tǒng)地購(gòu)買(mǎi)EDA工具，工具中的模型數(shù)據(jù)量是固定的，需要依賴工程師的經(jīng)驗(yàn)去優(yōu)化和迭代才能達(dá)到芯片的項(xiàng)目要求。”

謝仲輝進(jìn)一步表示，“在云上，EDA工具可基于已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，接下來(lái)就可以通過(guò)更加智能的工具實(shí)施優(yōu)化，要達(dá)到芯片設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)工程師的經(jīng)驗(yàn)要求就會(huì)降低很多，效率就相應(yīng)得以提升?？赡鼙緛?lái)需要5-8位工程師耗時(shí)兩個(gè)月才能達(dá)到的優(yōu)化點(diǎn)，現(xiàn)在僅需要兩三位工程師一兩周就可以實(shí)現(xiàn)。我認(rèn)為這是未來(lái)芯片設(shè)計(jì)上云和EDA工具云化的主要?jiǎng)恿χ??！?/strong>

就在上個(gè)月，新思宣布其在Microsoft Azure上運(yùn)行的IC Validator物理驗(yàn)證解決方案在不到9小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，完成了對(duì)AMD Radeon Pro VII GPU（包括超過(guò)130億個(gè)晶體管）的驗(yàn)證。

那芯片設(shè)計(jì)上云到底能帶來(lái)多少倍的投入產(chǎn)出提升？謝仲輝說(shuō)：“這取決于項(xiàng)目規(guī)模和優(yōu)化程度。如果優(yōu)化得好，可以得到倍數(shù)以上的投入產(chǎn)出比提升。如果配合深度學(xué)習(xí)技術(shù)的優(yōu)化，投入產(chǎn)出比的提升可能不止幾倍，達(dá)到幾十倍上百倍都有可能?！?/strong>

他同時(shí)表示，對(duì)于中小型公司而言，同等的投入能夠能得到倍數(shù)的投入產(chǎn)出比，上云的優(yōu)勢(shì)不可忽視。

芯片設(shè)計(jì)上云將引領(lǐng)芯片行業(yè)進(jìn)入新的良性循環(huán)

即便有諸多吸引力，芯片設(shè)計(jì)上云能否快速普及仍有待觀察。“芯片設(shè)計(jì)公司是否上云還有其他方面的考慮，IP是芯片設(shè)計(jì)公司的核心資產(chǎn)，其安全性非常重要。另外在法律條款、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等方面也存在分歧，還需要考慮第三方IP供應(yīng)商是否支持上云，”

謝仲輝表示，“但芯片設(shè)計(jì)上云的價(jià)值也顯而易見(jiàn)，除了已經(jīng)提到諸多顯性價(jià)值，諸如靈活的使用模式、更優(yōu)的投入產(chǎn)出比等，還有一項(xiàng)值得關(guān)注的隱形優(yōu)勢(shì)——獲取專家支持的實(shí)時(shí)響應(yīng)。在云設(shè)計(jì)環(huán)境中專家級(jí)的專業(yè)支持和服務(wù)是實(shí)時(shí)的，不用受到任何地域的限制。這可以讓芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在具體工作中切實(shí)享受到必備的且相應(yīng)及時(shí)的專業(yè)支持，沒(méi)有后顧之憂。”

IC研發(fā)平臺(tái)分層架構(gòu)，來(lái)源阿里云研究中心

另外，芯片設(shè)計(jì)云作為SaaS服務(wù)需要EDA工具提供商、云服務(wù)提供商、芯片制造商、芯片設(shè)計(jì)公司等的多方緊密協(xié)作，芯片設(shè)計(jì)云的安全性和能力也與云服務(wù)提供商的定位有密切關(guān)系。

但無(wú)論如何，芯片設(shè)計(jì)云釋放出的更多算力能夠激發(fā)工程師產(chǎn)生更多創(chuàng)意，再結(jié)合深度學(xué)習(xí)技術(shù)，將會(huì)帶來(lái)數(shù)量級(jí)的革新。

近幾年，隨著AI技術(shù)的興起，擁有大量數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛進(jìn)入芯片行業(yè)，并借助云的方式設(shè)計(jì)出專用的AI芯片，比如谷歌TPU。謝仲輝表示：“這類公司設(shè)計(jì)的芯片都與數(shù)據(jù)中心和AI相關(guān)，相比一般芯片公司的優(yōu)勢(shì)在于擁有大量數(shù)據(jù)和算法。由于這些芯片以滿足內(nèi)部需求為主，可以根據(jù)特性的業(yè)務(wù)進(jìn)行垂直整合，因此能夠在特性場(chǎng)景優(yōu)化到極致。”

由此一來(lái)，這些伴隨AI和云技術(shù)出現(xiàn)的芯片設(shè)計(jì)公司，長(zhǎng)期來(lái)看可能會(huì)對(duì)芯片行業(yè)的研發(fā)模式、技術(shù)趨勢(shì)、產(chǎn)業(yè)鏈、商業(yè)模式甚至文化帶來(lái)一定的改變。

謝仲輝認(rèn)為這將會(huì)是一個(gè)良性的循環(huán)。對(duì)于那些有決心投入芯片設(shè)計(jì)的互聯(lián)網(wǎng)及系統(tǒng)公司，他們需要理解并接受芯片的投入周期相對(duì)軟件開(kāi)發(fā)會(huì)更長(zhǎng)。同時(shí)，他們又會(huì)對(duì)傳統(tǒng)芯片公司帶來(lái)新的啟發(fā)，讓傳統(tǒng)的芯片巨頭不再局限于芯片的性能和功耗，還需要與用戶的應(yīng)用場(chǎng)景緊密結(jié)合并提供更好的服務(wù)體驗(yàn)。

一個(gè)典型的例子就是手機(jī)行業(yè)的蘋(píng)果、華為、三星自研的SoC無(wú)不讓第三方手機(jī)SoC提供商感到壓力，為此，他們想要提供比手機(jī)廠商自研芯片表現(xiàn)更好的芯片，就需要與用戶體驗(yàn)做更緊密的結(jié)合。

接下來(lái)的關(guān)鍵問(wèn)題就是，傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)公司會(huì)有多少能夠快速接受設(shè)計(jì)上云的形式？他們與云時(shí)代誕生的新型芯片設(shè)計(jì)公司的競(jìng)爭(zhēng)格局將會(huì)如何？時(shí)間會(huì)為我們書(shū)寫(xiě)答案。雷鋒網(wǎng)

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