您可以在手持設(shè)備的空間中裝入多少個晶體管？這個數(shù)字每過十年就會增加幾個數(shù)量級。便攜式音樂播放器說明了這一點。1979年，晶體管收音機需要大約200個晶體管。1984年，CD播放器需要大約1，500個晶體管。1990年，MP3播放器需要大約10，000個晶體管。對于2015年的數(shù)字音頻播放器，大約有1，000，000個晶體管。工藝技術(shù)的進步使這些增長成為可能，如今，主要由先進的AI和5G應(yīng)用驅(qū)動的多芯片系統(tǒng)正在幫助實現(xiàn)另一個巨大的飛躍。事實上，在 2023 年，一部典型的智能手機擁有超過 10 億個晶體管！用戶優(yōu)勢顯而易見。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)計挑戰(zhàn)。

對計算資源的增加需求實際上與本地服務(wù)器的資本支出或安裝它們所需的時間不一致。面對成本壓力、不斷縮小的市場窗口和市場需求（更好的性能和更多的功能），本地存儲是許多企業(yè)無法再承受的負擔。在云中對IC設(shè)計的計算資源進行彈性擴展的需求已經(jīng)到來。

第一個使您能夠利用云進行 IC 設(shè)計的大規(guī)模 SaaS 解決方案是 Synopsys Cloud。Synopsys 云將高級計算和存儲基礎(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。作為臺積電開放創(chuàng)新平臺?（OIP）生態(tài)系統(tǒng)的一部分，新思科技最近與臺積電和微軟合作，使用Synopsys IC驗證器?物理驗證（Synopsys Cloud產(chǎn)品）在臺積電N3E流程的Microsoft Azure云中執(zhí)行設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）的測試用例。

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

顯著縮短設(shè)計規(guī)則檢查的運行時間

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

由于當今的設(shè)計尺寸更大，因此流程規(guī)則的數(shù)量也有所增加。事實上，當今許多設(shè)計中的流程規(guī)則可能達到數(shù)千條，而增加的設(shè)計復(fù)雜性可能導(dǎo)致數(shù)百個步驟。對于擁有數(shù)十億個晶體管的多芯片系統(tǒng)，DRC 或布局與原理圖 （LVS） 作業(yè)可以運行數(shù)天并利用數(shù)百個 CPU 內(nèi)核。

在較短的上市時間 （TTM） 窗口中需要增強的計算能力會導(dǎo)致物理驗證挑戰(zhàn)。當工藝節(jié)點從 7nm 推進到 5nm 再到 3nm 甚至更高時，尤其如此。例如，在 3nm 時，一個運行集可以包含超過 15，000 個復(fù)雜規(guī)則，并且需要 10 倍的 DRC 計算操作來執(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 CPU 小時。雖然物理驗證一直是計算密集型的，但當今設(shè)計的尺寸和復(fù)雜性將這一挑戰(zhàn)提升到了一個全新的水平。

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

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

云中的 IC 設(shè)計如何將驗證時間縮短 65%

在 Synopsys、臺積電和微軟的合作中，我們根據(jù)內(nèi)部部署驗證評估了云驗證。為了啟動測試，臺積電的工藝設(shè)計套件 （PDK） 和 DRC 被上傳到 Synopsys 云環(huán)境。我們根據(jù) Synopsys IC 驗證器中的設(shè)計類型選擇了不同的資源，這是 Synopsys Cloud 環(huán)境中用于物理驗證的單獨應(yīng)用程序，并且為資源預(yù)先選擇了計算選項。在我們上傳運行測試用例所需的腳本并選擇 Microsoft Azure 實例（FX 和 Mdsv2 計算以及用于共享存儲的 Azure Netapp Files （ANF））之后，我們只需單擊一下即可創(chuàng)建虛擬機 （VM） 群集，其中包括數(shù)百個 CPU 內(nèi)核。

我們的實驗流程在幾個小時內(nèi)就可以執(zhí)行了，我們快速執(zhí)行了一個大型測試用例，以比較使用臺積電 N3E 流程在云中運行的作業(yè)和臺積電本地運行的作業(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，并且兩次運行中的任何錯誤都必須完全匹配才能獲得干凈的結(jié)果。

云作業(yè)的實時運行小時數(shù)從大約 50 小時減少到 20 小時以下，與本地作業(yè)相比，云中的運行小時數(shù)提高了 65%。此外，與本地相比，在云中的測試運行中，CPU 小時數(shù)和成本降低了 25%。

云端IC設(shè)計 臺積電N65E工藝運行時間縮短3%

圖片來源：臺積電

新思科技 IC 驗證器是現(xiàn)代設(shè)計的物理驗證工具

Synopsys IC 驗證器是一種物理驗證工具，可以在數(shù)千個 CPU 內(nèi)核之間分配作業(yè)。這項技術(shù)成功的核心是調(diào)度程序，它為每個內(nèi)核的命令排隊，以使用 DRC 序列優(yōu)化文件位置。它還估計和平衡內(nèi)核之間的內(nèi)存需求，并最大限度地減少峰值磁盤使用，動態(tài)監(jiān)控每個內(nèi)核上的負載并調(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，通過容錯功能具有實際延遲，因此它可以檢測主機重新啟動、網(wǎng)絡(luò)和套接字故障、計算機崩潰和磁盤空間限制并從中恢復(fù)。

IC 驗證器動態(tài)彈性 CPU 管理可與流行的作業(yè)隊列系統(tǒng)（如負載共享設(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算網(wǎng)絡(luò)，例如本地和云。其資源和成本優(yōu)化的同時，它加速了時序收斂以滿足流片計劃，使用高達 40% 的計算資源，同時保持與傳統(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，其中資源和存儲按時計費。

除了這些好處之外，IC 驗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，并在可用時使用更多的資源。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虛擬機優(yōu)化的擴展和增加的數(shù)據(jù)吞吐量。

確保云中的 EDA 安全無虞

除了所有時間和成本優(yōu)勢之外，您還可以通過采取措施確保您的系統(tǒng)得到適當保護，從而確保云部署中的 EDA 安全。與最新標準保持同步，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