您可以在手持設(shè)備的空間中裝入多少個(gè)晶體管？這個(gè)數(shù)字每過十年就會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。便攜式音樂播放器說明了這一點(diǎn)。1979年，晶體管收音機(jī)需要大約200個(gè)晶體管。1984年，CD播放器需要大約1，500個(gè)晶體管。1990年，MP3播放器需要大約10，000個(gè)晶體管。對(duì)于2015年的數(shù)字音頻播放器，大約有1，000，000個(gè)晶體管。工藝技術(shù)的進(jìn)步使這些增長(zhǎng)成為可能，如今，主要由先進(jìn)的AI和5G應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的多芯片系統(tǒng)正在幫助實(shí)現(xiàn)另一個(gè)巨大的飛躍。事實(shí)上，在 2023 年，一部典型的智能手機(jī)擁有超過 10 億個(gè)晶體管！用戶優(yōu)勢(shì)顯而易見。就音樂而言，這意味著更好的保真度，更多的空間來播放，存儲(chǔ)和流式傳輸您喜歡的音樂，共享，播放，與其他設(shè)備的互操作性等方面的更多功能等等。但復(fù)雜性并非沒有設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

對(duì)計(jì)算資源的增加需求實(shí)際上與本地服務(wù)器的資本支出或安裝它們所需的時(shí)間不一致。面對(duì)成本壓力、不斷縮小的市場(chǎng)窗口和市場(chǎng)需求（更好的性能和更多的功能），本地存儲(chǔ)是許多企業(yè)無法再承受的負(fù)擔(dān)。在云中對(duì)IC設(shè)計(jì)的計(jì)算資源進(jìn)行彈性擴(kuò)展的需求已經(jīng)到來。

第一個(gè)使您能夠利用云進(jìn)行 IC 設(shè)計(jì)的大規(guī)模 SaaS 解決方案是 Synopsys Cloud。Synopsys 云將高級(jí)計(jì)算和存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的可用性與按需無限制地訪問 EDA 軟件許可證相結(jié)合。作為臺(tái)積電開放創(chuàng)新平臺(tái)?（OIP）生態(tài)系統(tǒng)的一部分，新思科技最近與臺(tái)積電和微軟合作，使用Synopsys IC驗(yàn)證器?物理驗(yàn)證（Synopsys Cloud產(chǎn)品）在臺(tái)積電N3E流程的Microsoft Azure云中執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）的測(cè)試用例。

結(jié)果呢？云中的 DRC 可以幫助您更快地完成下一個(gè)大型復(fù)雜 IC 設(shè)計(jì) - 方法如下。

顯著縮短設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的運(yùn)行時(shí)間

那么，為什么我們選擇DRC作為我們的測(cè)試用例呢？DRC 確保設(shè)計(jì)正常運(yùn)行，并且可以在鑄造廠制造。使用傳統(tǒng)的本地計(jì)算資源執(zhí)行它們可能需要寶貴的時(shí)間，尤其是在設(shè)計(jì)變得更大、越來越復(fù)雜的情況下。

由于當(dāng)今的設(shè)計(jì)尺寸更大，因此流程規(guī)則的數(shù)量也有所增加。事實(shí)上，當(dāng)今許多設(shè)計(jì)中的流程規(guī)則可能達(dá)到數(shù)千條，而增加的設(shè)計(jì)復(fù)雜性可能導(dǎo)致數(shù)百個(gè)步驟。對(duì)于擁有數(shù)十億個(gè)晶體管的多芯片系統(tǒng)，DRC 或布局與原理圖 （LVS） 作業(yè)可以運(yùn)行數(shù)天并利用數(shù)百個(gè) CPU 內(nèi)核。

在較短的上市時(shí)間 （TTM） 窗口中需要增強(qiáng)的計(jì)算能力會(huì)導(dǎo)致物理驗(yàn)證挑戰(zhàn)。當(dāng)工藝節(jié)點(diǎn)從 7nm 推進(jìn)到 5nm 再到 3nm 甚至更高時(shí)，尤其如此。例如，在 3nm 時(shí)，一個(gè)運(yùn)行集可以包含超過 15，000 個(gè)復(fù)雜規(guī)則，并且需要 10 倍的 DRC 計(jì)算操作來執(zhí)行規(guī)則。因此，僅一次迭代，全芯片 DRC 簽核就可能消耗數(shù)萬個(gè) CPU 小時(shí)。雖然物理驗(yàn)證一直是計(jì)算密集型的，但當(dāng)今設(shè)計(jì)的尺寸和復(fù)雜性將這一挑戰(zhàn)提升到了一個(gè)全新的水平。

運(yùn)行 DRC 和 LVS 作業(yè)的串行依賴關(guān)系意味著購(gòu)買更多計(jì)算能力并不一定等同于更快的運(yùn)行時(shí)間。需要計(jì)算規(guī)模的IC驗(yàn)證意味著在串行操作期間，部分計(jì)算能力有時(shí)會(huì)處于空閑狀態(tài)。如果您沒有找到針對(duì)此類場(chǎng)景優(yōu)化計(jì)算資源的方法，這將影響您的底線 - 您將為那些未使用的資源付費(fèi)。

使用云計(jì)算進(jìn)行 IC 驗(yàn)證可以幫助您消除這種情況。通過云驗(yàn)證，您可以從數(shù)百個(gè)本地 CPU 內(nèi)核擴(kuò)展到云中的數(shù)千個(gè) CPU 內(nèi)核。這種彈性為您提供了靈活性、敏捷性和可擴(kuò)展性，可在需要時(shí)僅使用所需的計(jì)算資源。運(yùn)行集中的 DRC 可以分布在多個(gè)內(nèi)核中并行運(yùn)行，從而優(yōu)化計(jì)算資源，從而節(jié)省時(shí)間和金錢。

云中的 IC 設(shè)計(jì)如何將驗(yàn)證時(shí)間縮短 65%

在 Synopsys、臺(tái)積電和微軟的合作中，我們根據(jù)內(nèi)部部署驗(yàn)證評(píng)估了云驗(yàn)證。為了啟動(dòng)測(cè)試，臺(tái)積電的工藝設(shè)計(jì)套件 （PDK） 和 DRC 被上傳到 Synopsys 云環(huán)境。我們根據(jù) Synopsys IC 驗(yàn)證器中的設(shè)計(jì)類型選擇了不同的資源，這是 Synopsys Cloud 環(huán)境中用于物理驗(yàn)證的單獨(dú)應(yīng)用程序，并且為資源預(yù)先選擇了計(jì)算選項(xiàng)。在我們上傳運(yùn)行測(cè)試用例所需的腳本并選擇 Microsoft Azure 實(shí)例（FX 和 Mdsv2 計(jì)算以及用于共享存儲(chǔ)的 Azure Netapp Files （ANF））之后，我們只需單擊一下即可創(chuàng)建虛擬機(jī) （VM） 群集，其中包括數(shù)百個(gè) CPU 內(nèi)核。

我們的實(shí)驗(yàn)流程在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就可以執(zhí)行了，我們快速執(zhí)行了一個(gè)大型測(cè)試用例，以比較使用臺(tái)積電 N3E 流程在云中運(yùn)行的作業(yè)和臺(tái)積電本地運(yùn)行的作業(yè)的結(jié)果。所有結(jié)果（云和本地）都使用XOR操作保存在GDSII文件中，并且兩次運(yùn)行中的任何錯(cuò)誤都必須完全匹配才能獲得干凈的結(jié)果。

云作業(yè)的實(shí)時(shí)運(yùn)行小時(shí)數(shù)從大約 50 小時(shí)減少到 20 小時(shí)以下，與本地作業(yè)相比，云中的運(yùn)行小時(shí)數(shù)提高了 65%。此外，與本地相比，在云中的測(cè)試運(yùn)行中，CPU 小時(shí)數(shù)和成本降低了 25%。

云端IC設(shè)計(jì) 臺(tái)積電N65E工藝運(yùn)行時(shí)間縮短3%

圖片來源：臺(tái)積電

新思科技 IC 驗(yàn)證器是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的物理驗(yàn)證工具

Synopsys IC 驗(yàn)證器是一種物理驗(yàn)證工具，可以在數(shù)千個(gè) CPU 內(nèi)核之間分配作業(yè)。這項(xiàng)技術(shù)成功的核心是調(diào)度程序，它為每個(gè)內(nèi)核的命令排隊(duì)，以使用 DRC 序列優(yōu)化文件位置。它還估計(jì)和平衡內(nèi)核之間的內(nèi)存需求，并最大限度地減少峰值磁盤使用，動(dòng)態(tài)監(jiān)控每個(gè)內(nèi)核上的負(fù)載并調(diào)整系統(tǒng)以提高內(nèi)核和內(nèi)存利用率。由于它在異構(gòu)配置中工作，通過容錯(cuò)功能具有實(shí)際延遲，因此它可以檢測(cè)主機(jī)重新啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)和套接字故障、計(jì)算機(jī)崩潰和磁盤空間限制并從中恢復(fù)。

IC 驗(yàn)證器動(dòng)態(tài)彈性 CPU 管理可與流行的作業(yè)隊(duì)列系統(tǒng)（如負(fù)載共享設(shè)施 （LSF） 和太陽網(wǎng)格引擎 （SGE） ）無縫協(xié)作。它可以用于不同類型的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，例如本地和云。其資源和成本優(yōu)化的同時(shí)，它加速了時(shí)序收斂以滿足流片計(jì)劃，使用高達(dá) 40% 的計(jì)算資源，同時(shí)保持與傳統(tǒng) DRC 和 LVS 作業(yè)相似的性能。這意味著在云中節(jié)省了成本，其中資源和存儲(chǔ)按時(shí)計(jì)費(fèi)。

除了這些好處之外，IC 驗(yàn)證器不需要等到所有資源都可用才能開始工作。它可以以最少的資源立即啟動(dòng)，并在可用時(shí)使用更多的資源。Microsoft Azure CycleCloud 和加速網(wǎng)絡(luò)（單根 I/O 虛擬化，SR-IOV，可以將 Azure 的大部分軟件定義網(wǎng)絡(luò)堆棧從 CPU 卸載到 FPGA 智能網(wǎng)絡(luò)接口卡或 NIC），以幫助確保分別針對(duì)虛擬機(jī)優(yōu)化的擴(kuò)展和增加的數(shù)據(jù)吞吐量。

確保云中的 EDA 安全無虞

除了所有時(shí)間和成本優(yōu)勢(shì)之外，您還可以通過采取措施確保您的系統(tǒng)得到適當(dāng)保護(hù)，從而確保云部署中的 EDA 安全。與最新標(biāo)準(zhǔn)保持同步，并確保您的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)是最新的。擁有管理良好且隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò) （VNET） 是關(guān)鍵。

審核編輯：郭婷