摩尔精英芯片设计服务：芯片设计云计算发展规划

半导体行业观察

在ICCAD 2020 “IP与IC设计”分论坛上，摩尔精英IT/CAD及EDA云计算服务副总裁王汉杰发表了 “芯片设计云计算发展规划”的演讲。当半导体上云的话题越来越受到关注，如何助力半导体公司布局EDA计算环境的上云战略？以下为现场演讲实录。

自2018年起，摩尔精英就开始布局云计算的战略，通过服务大量半导体客户，不断尝试与云技术进行结合，针对半导体设计环境上云积累了丰富经验和先进技术，在这里，我们将这些经验分享给大家。

问

芯片开发过程中的痛点？

多数半导体企业，在进行芯片的开发设计过程中，面临着以下痛点。

① 芯片设计环境启动门槛高：

EDA 工具繁多，版本众多，许可昂贵；
IP 市场庞大，很难找到性价比最优的 IP；
Foundry 的 PDK 及服务很难获取；
很难获取 EDA 工具、IP、PDK、ITCAD 的专业技术支持安全、高效的 EDA 系统架构搭建困难；
复杂的设计环境运维困难。

② 项目设计的峰值资源需求欠缺：

项目周期内非线性的算力需求和成本优化的需求往往很难兼顾；
项目后期存储需求暴涨；
用户申请和管理资源流程复杂；
传统算力和存储资源采购和配置周期较长；
机房的物理条件（电力、制冷）限制。

③ 项目多站点协同需求：

快速整合分布在全球的专业人才；
多站点协同研发的模式；
统一、标准化的中央 EDA 环境；
频繁的站点间数据同步；
复杂的灾备策略。

解

半导体行业芯片设计环境发展路径

一个芯片设计环境大体上包括下面的九个方面，网络架构、计算集群、EDA工具、设计数据、设计流程、设计环境、多站点协同、信息安全、用户管理等，如果我们从这九个方面去看半导体行业的芯片设计环境的发展路径，是如下图中的0.0阶段向5.0阶段不断演进的过程。从最初的简单环境与架构，向完备的、中央化的、SaaS化的服务架构转变，是一个漫长的过程，它需要随着企业芯片开发迭代的过程，不断地催生演进。而这个路径，国外先进公司走过了30年。

虽然目前我们看到的大量国内中小创企业，大多是从0.0阶段开始起步，与国外先进企业的差距巨大，但随着国内半导体行业迎来的空前发展良机，举国体制将会极快地加速这个过程的演进。

问

如何通过云计算模式进行半导体行业资源整合？

在这个行业急速发展阶段，通过云计算的模式，进行半导体行业资源整合，来加速集中解决我们国内芯片设计用户所面临的问题，加快缩短差距，将会是一个有效的解决路径。

芯片设计云的模式，可以将IT基础架构层与技术服务、CAD 管理与技术服务、EDA工具与技术服务、IP 资源库与技术服务、 PDK 资源库与技术服务等五个方面的资源整合，来支撑芯片设计公司的项目需求。

在云计算平台上，可以充分利用弹性算力方案，将本地计算资源与云端计算资源灵活调用，无缝集成，形成混合云架构。通过快速高效的申请和管理资源流程，快速完成计算和存储资源的扩容和回收，云端的“弹性算力”可以快速无感地扩展计算集群，并可以在计算完成后及时释放闲置资源，控制好成本。

上图显示的，就是一个经典的将本地的计算集群与云端的计算集群，通过技术手段有机整合的弹性计算模式，通过作业调度工具，可以灵活地、智能地将作业指令发送到云端，自动开通并部署云端的计算节点，来满足作业计算的算力需求。在作业计算完成之后，可以自动缩容，释放计算节点，数据保存在云端存储中。而在这个作业调度过程中，对于研发用户的体验来说，是完全无感的，体会不到计算场景的切换，他们可以按照原有的习惯提交作业。我们使用的作业调度方案，是与他们所习惯使用的本地环境是一模一样的，一个作业是跑在本地还是云端，对他们来说是不需要关注的，从而提高用户体验。

上图显示的，是适合于多站点系统研发的场景，多个分散在各地的研发团队，通过专线接入到统一的云端计算中心，进行统一的开发设计，减少站点间数据交换和同步，简化数据灾备策略。

解

半导体公司需要专业上云服务

一站式的专业技术支持包括设计环境的上云的方案规划、到集成交付、再到运维支持。

云计算服务内容包括：

咨询服务：包括环境调研分析、安全调研分析、IT基础架构调研分析、上云路径分析、上云方案书等；

实施服务：包括云资源订阅、IT基础架构部署、设计数据、设计环境、设计流程、弹性计算等；

运维服务：包括用户培训、环境监控和优化、成本分析优化等。

EDA 云计算实施服务

我们根据上云方案书进行云资源订阅并按照标准的设计环境搭建和配置 IT 基础架构、设计数据目录、设计环境、设计流程以及弹性资源池等，为用户提供标准和统一的登陆方式和设计环境。为芯片设计企业提供标准和统一的设计环境，以及设计平台服务。

详解

云计算架构方案

以云计算为 IT 基础底层，整合行业核心资源，打造统一化的芯片设计 EDA 云平台。

集成包括：IT基础架构层与技术服务、CAD 管理与技术服务、EDA 工具与技术服务、IP 资源库与技术服务、 PDK 资源库与技术服务等五大技术支持平台的整合型设计生态环境。

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全云方案

所有设计数据上云，充分利用云上的无限算力和存储空间，打造一个实时弹性 EDA 环境。适用于初创的中小型芯片设计用户，快速获取设计资源开始设计工作。

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混合云方案

设计高峰时段上云，云上的资源作为整个EDA 环境的补充，设计高峰过后释放云上资源，实现成本优化。适用于中大型芯片设计用户在设计资源需求峰值时快速获取设计资源，优化项目周期和成本。

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EDA云计算平台方案

云平台引入设计云平台引入设计环境五大角色：云厂商、CAD 服务供应商、IP 供应商、EDA 工具供应商以及 Foundry。大家环境各自成云，并提供平台设计环境所需资源。

云平台提供多租户管理模式，保证平台各个租户之间的数据安全和隔离。对于每一个租户，云平台会根据租户的需求自动生成统一的设计环境和登陆接口并实现自助运维。

以IP云为核心的共享开发平台…

在设计云平台方案中，其中的IP云是整个生态环境的核心内容。随着芯片研发过程进一步细化分工，产品定义、芯片设计、实现与交付进一步分离，IP资源走向平台化、SaaS化，从而形成产品共享的IP云平台，这种模式将会极大的加快芯片设计研发的周期，化整为零，加速产业发展。一个支持多租户的、既可共享资源的、又安全高效的设计云平台，同时拥有能参考借鉴的Design Flow的芯片设计和验证环境，可以支持众多的设计和交付团队进行最为高效的云端协同工作。

设计云技术架构…

上图是构建设计生态云环境的技术架构，EDA厂商、IP厂商、Foundry厂商以及芯片公司的数据，通过云端的安全隔离和指纹识别技术，实现数据在多租户之间安全有序授权使用。最终的GDS文件也不需要下载到本地，而是直接与Foundry的FTP服务器直接连通进行数据传递，从而加快半导体行业上下游安全、高效的协作。

摩尔精英从2018年起就开始布局芯片云计算，与各大云服务厂商合作，推动芯片设计的上云之路。摩尔精英和微软Azure联合发布了《中国芯片设计云技术白皮书 2.0》，以云平台为 IT 基础底层，整合行业核心资源，打造统一化的芯片设计环境。扫码关注摩尔精英官方微信（ID：MooreElite）并回复关键词“白皮书”，即可下载。