云端芯片設(shè)計展望 云中芯片設(shè)計的案例研究

作者：Synopsys 高級總監(jiān) Mike Gianfagna

向云的遷移正在如火如荼地進(jìn)行。無論您是否知道，您生活中越來越多的部分都托管在云中。您的個人財務(wù)、您的照片、您為雇主所做的工作中越來越多的百分比以及您的整個社交媒體足跡都托管在一個公共計算平臺上。趨勢是不可否認(rèn)的。出于各種原因，有些人仍然拒絕遷移到云端——稍后會詳細(xì)介紹。無論當(dāng)前狀態(tài)如何，幾乎所有人都同意云計算將成為主導(dǎo)的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施。如果我們能就何時發(fā)生這種情況達(dá)成一致。

有許多類比適用于此。最簡單的一種是將計算作為實(shí)用程序。大多數(shù)私人和大公司不建造自己的發(fā)電廠。從能夠帶來巨大規(guī)模經(jīng)濟(jì)的公用事業(yè)公司那里購買離網(wǎng)電力更具成本效益。太陽能正在改變這種動態(tài)，但它是一種補(bǔ)充策略而不是替代策略。我確實(shí)知道有人在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏僻地方購買土地，并開始走上能源自給自足的道路。該項目很快變得復(fù)雜而昂貴。然而，我們?nèi)匀挥性S多公司在運(yùn)行本地數(shù)據(jù)中心——相當(dāng)于運(yùn)行您自己的私有電網(wǎng)。

安全性是另一個“購買與構(gòu)建”的決定。所有企業(yè)都擁有存儲在計算場中的非常敏感的數(shù)據(jù)。將其全部置于企業(yè)防火墻之后會帶來安全感和控制感。然而，當(dāng)你仔細(xì)觀察時，還有另一種動態(tài)在起作用。企業(yè)實(shí)體越大越突出，它們就越容易成為黑客的目標(biāo)。這意味著對防火墻安全性的投資不斷增加。我們遇到了另一個規(guī)模經(jīng)濟(jì)問題。公共云提供商也是巨大的黑客攻擊目標(biāo)。這種類型的典型企業(yè)將投入大量資源來保護(hù)其與外界的接口。這項投資通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一個企業(yè)實(shí)體所能承擔(dān)的，無論其規(guī)模如何。在這種情況下，規(guī)模有利于公共云提供商的強(qiáng)大安全性。公共云是處理大部分信用卡交易的地方。它往往是安全的。

云端芯片設(shè)計案例

許多市場和應(yīng)用程序共享上述動態(tài)。復(fù)雜芯片的設(shè)計給云遷移帶來了另一組挑戰(zhàn)。芯片設(shè)計工作負(fù)載可能是獨(dú)一無二的。設(shè)計過程的不同部分將要求 CPU 功率、CPU 并行度、內(nèi)存利用率和磁盤空間的配置文件大不相同。EDA 設(shè)計流程也采用 NFS 文件結(jié)構(gòu)，這是早期云環(huán)境遇到的問題。

芯片設(shè)計工作負(fù)載的計算基礎(chǔ)設(shè)施要求的動態(tài)范圍也帶來了挑戰(zhàn)。請求太少，工作就會失敗。要求太多，你會很快花光你的全部預(yù)算。沒有幫助，這可能是一個非常困難的問題。

云中芯片設(shè)計的案例研究

雖然以上所有內(nèi)容都描繪了一幅令人生畏的畫面，但我在這里告訴您在云中設(shè)計芯片，可靠、可預(yù)測且具有成本效益確實(shí)是可能的。在以前的生活中，我為一家 ASIC 和 IP 公司負(fù)責(zé)營銷和 IT。這兩項職責(zé)如何找到我是另一天的故事。

我們的工程基礎(chǔ)設(shè)施在一個私人托管的數(shù)據(jù)中心上運(yùn)行。就設(shè)計流程部分的計算要求而言，典型的復(fù)雜 ASIC 設(shè)計流程可能會膨脹 5 到 10 倍。在這種情況下，固定的計算占用空間并不好。因此，我們開始了一個雄心勃勃的項目，將我們的整個 FinFET 級設(shè)計流程轉(zhuǎn)移到 Google Cloud Platform。這些是云遷移的早期階段，谷歌對其云上的芯片設(shè)計測試案例很感興趣。對我們來說是個好消息。

我們一次解決了 NFS 文件系統(tǒng)問題、分層存儲問題（固態(tài)磁盤非常昂貴，請明智地使用它們）、海量數(shù)據(jù)傳輸問題和交互延遲問題。這只是我們面臨的所有挑戰(zhàn)的簡短列表。最后，我們成功了。在一個陽光明媚的周五下午，我們將*所有*工程工作負(fù)載從我們的私有數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到愛荷華州和新加坡的兩個 Google Cloud 實(shí)例。我們的私人數(shù)據(jù)中心一片漆黑。

最好的部分是沒有人注意到。ASIC 和 IP 設(shè)計工作在全球范圍內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行。缺乏影響確實(shí)是我們所希望的最好的回報。我們在 EDA 公司和其他公司提供完整的云產(chǎn)品之前就開始了這項工作。今天，世界是一個不同的地方，對云端芯片設(shè)計的支持得到了更好的發(fā)展，并且一直在改進(jìn)。事實(shí)上，云中芯片設(shè)計的前景是晴空萬里，趨勢正在變暖。關(guān)于這一趨勢，未來還有很多話要說。