IC雲端設計
結合雲端高運算/低成本/靈活特性 先進製程IC設計複雜度驟降
多元新興應用(AI、5G等)崛起,使得IC不僅要高效能,同時還要小體積、低功耗,這也使得IC設計的複雜度與時間大增。要達到這些條件,IC設計時所需的運算資源是過去的數倍,面對高運算、成本效益的考量,加上為了加快IC設計時程,半導體產業開始結合雲端技術,將雲作為IC設計平台,雲端技術用來輔助IC開發的契機也因而湧現。
台積電推雲端聯盟引領IC設計上雲風潮
台積電在2018年宣布首度在開放創新平台(Open Innovation Platform, OIP)上提供「虛擬設計環境(Virtual Design Environment, VDE),協助客戶靈活運用雲端運算環境,充分使用台積電的OIP設計基礎建設,安全地在雲端進行晶片設計。
OIP VDE是台積電與OIP上最新成立的「雲端聯盟」的創始成員合作,包括亞馬遜雲端服務(AWS)、益華電腦(Cadence)、微軟Azure(Microsoft Azure)以及新思科技(Synopsys)的合作成果,在雲端提供RTL-to-GDSII的數位設計以及schematic capture-to-GDSII的客製化設計能力。
OIP VDE裡的數位設計以及客製化設計流程,皆於雲端運算的環境上,結合製程技術檔(Process Technology File)、製程設計套件(Process Design Kit, PDK)、基礎矽智財(Foundation IP),以及設計參考流程(Reference Flows)等的OIP晶片設計輔助資料檔,並通過了充分的測試。
同時,為了降低客戶首度採用雲端的門檻,並且確保客戶獲得充分的技術支援,Cadence與Synopsys將扮演單一窗口的角色,協助客戶架設VDE並且提供第一線的支援。
台積電技術發展副總經理侯永清表示,雲端無所不在,並且會全面影響未來晶片設計的進行。台積電是第一家與設計生態環境夥伴與雲端服務公司合作提供雲端設計解決方案的專業積體電路製造服務公司。OIP VDE提供客戶彈性、安全,透過矽晶認證的雲端設計解決方案,能夠幫助他們按照需求有效地擴充運算設備,進而加速下一代系統晶片的上市時間。
而台積電在2018年推出OIP雲端聯盟後,也持續擴增其規模,添加更多合作夥伴,像是明導國際(Mentor)便成為新的聯盟生力軍,拓展此一平台生態系統的規模。
台積電指出,Mentor已成功通過台積電的認證成為雲端聯盟的新成員,其於雲端保護矽智財的程序皆符合台積電的標準。此外,台積電驗證了Mentor Calibre實體驗證電子設計自動化解決方案,能夠有效地藉由雲端運算的擴展性加速完成晶片實體驗證。
侯永清指出,自從台積電率先成立雲端聯盟後,已經看到越來越多的晶片設計業者採用雲端解決方案。因此,我們更進一步擴大雲端聯盟的規模,並且深化夥伴關係。看到不同規模的客戶在利用台積電的先進製程進行設計時,藉由雲端運算來提高生產力。目前已經有客戶採用雲端聯盟的解決方案完成7奈米的產品設計定案。此外,台積電也利用雲端來進行5奈米的開發,以更快速地提供記憶體、標準元件庫、以及電子設計自動化設計基礎架構給客戶,幫助客戶取得競爭優勢,更快的將產品上市,並且達到更高的品質。
降成本/高運算需求增雲端方案趁勢起
晶片設計日趨複雜是推動雲端設計的主要動力之一。Cadence雲端業務開發副總裁Craig Johnson指出(圖1),每種應用領域各有其需要解決的獨特問題。此外也有一些是關於改用先進製程節點、提升產能以及符合嚴苛時程要求等共通挑戰。像是5G這樣的領域追求對於整合極限的突破,因此從事此類設計的公司最為積極採用先進製程技術。這些業者需要製程所能提供的性能及處理能力,相應而來的問題是最新製程節點通常需要成熟時間,而在此過渡時期可能出現意料之外的狀況。至於AI設計的應用在於提供高度客製化的高性能晶圓,因此數量上持續成長,這為過去視為合併至多功能裝置的半導體產業帶來新的機會。
圖1 Cadence雲端業務開發副總裁Craig Johnson指出,雲端已受到越來越多的關注,而Cadence也推出各式雲端產品組合因應市場需求。
整體而言,雲端已受到越來越多的關注,已有許多企業正在評估研擬雲端策略。雲端資源吸引人之處在於能夠利用幾乎無限的運算資源,大幅提高產能並且加快產出時間,而毋須購入以約4年作為最大限度使用投資回報率的衡量標準。此外,企業可以選擇將其IT焦點從硬體的管理轉移到應用程式的管理。這些任務的區分可更趨明確,提升支出效益。
Cadence台灣區總經理宋栢安(圖2)則說,如今IC設計開始朝雲端發展,有幾個重要因素。首先是上述提到的,晶片設計愈來愈複雜的情形。隨著AI、5G和物聯網(IoT)等新興應用崛起,晶片的設計複雜度、難度明顯增加,而在難度大增的情況下,IC設計和分析所需的運算能力也越來越多。另一個原因則是為了因應短期而大量的設計需求,比如說當IC設計公司接到的案子是要在一個月內完成,但沒有這麼強大的系統因應晶片設計時所需的大量驗證與運算時,便可以租用雲端方案,採用雲端業者的高運算系統進行IC設計。
圖2 Cadence台灣區總經理宋栢安說明,雲端技術不僅提供高運算方案,也可因應短期且大量的產品設計需求。
像是新創晶片設計公司 SiFive已採用OIP VDE平台完成28奈米製程的單晶片設計。此設計架構由SiFive與Cadence於微軟Azure運算雲端平台上聯手完成,搭載SiFive自行開發的64位元多核開放原始碼指令集架構(Multi-Core...