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近年來，EDA上云已經成為半導體行業的共識，業內也涌現了一批可提供云端EDA設計方案的供應商，亞馬遜云科技作為其中的佼佼者，已經與全球主要的EDA廠家建立起密切的合作，其方案也得到了晶圓制造廠的安全認證。


2022年8月17日，在由AspenCore主辦的“2022中國IC領袖峰會”上，亞馬遜云科技大中華區行業業務拓展總監葉明，介紹了亞馬遜云科技的云端EDA設計方案如何為芯片設計公司減少風險、加快流片速度、提高設計效率。
亞馬遜的實踐：芯片設計可在云端完成
亞馬遜不僅是全球最大的電商平臺，也是半導體產業鏈的重要一員。近年來，亞馬遜旗下云計算服務平臺——亞馬遜云科技憑借在云計算領域的優勢，建立起全球最大規模的云基礎設施。
葉明介紹說：“為了給客戶提供更直接的價值，我們也為自己的云中心服務設計、開發了很多芯片，其中所涉及到的系統包括——用于基礎架構和虛擬化提高的系統、服務器芯片訓練系統、機器學習和推理系統等?！?br />

亞馬遜現在的芯片設計團隊，由該公司原本的芯片設計團隊與Annapurna Labs團隊融合而成。前者與2015年并購了后者，在許多業內人士眼中，這起交易是亞馬遜最成功的交易之一。通過回顧亞馬遜芯片設計團隊的發展史，我們也看到了芯片設計從本地遷移到云端的全過程。
2011年，Annapurna Labs成立，該公司基于以色列的本地數據中心創建，是一家為超大規模數據中心和邊緣計算設計基于Arm架構芯片的廠商；
2014年，亞馬遜芯片研發部門成立；
2015年，亞馬遜以3.5億美元收購以色列芯片公司Annapurna Labs。
2016年，亞馬遜的芯片設計流程逐漸從混合架構遷移到全云端設計；
2017年，亞馬遜云科技正式推出Nitro，將網絡、存儲和安全任務卸載到基于Arm架構的專用設備上，此時亞馬遜逐步減少本地數據中心。
2019年底，亞馬遜云端實現完整的SoC開發，并推出了7nm工藝的CPU芯片（Graviton2），至此亞馬遜的本地數據中心僅用于模擬器。
據葉明的介紹，從2016年開始把亞馬遜的芯片設計流程，從混合架構遷移到全云端設計，到2019年底推出7nm CPU（Graviton2）。亞馬遜憑借自己在芯片設計行業積累的經驗和實踐，幫助芯片設計企業把芯片設計遷移到云端。
支持跨區域團隊設計協同
2021年12月，亞馬遜在Graviton2的基礎上推出了Graviton3，這是基于Arm架構的第三代Graviton處理器。Graviton3采用了5nm制程，Chiplet小晶粒設計（7顆晶粒），內部包含550億個晶體管，單核性能比Graviton2提升了25%以上。另外，Graviton3也是首個支持DDR5系統的芯片，其內存帶寬比Graviton2增加了50%。


除了優秀的處理器芯片之外，亞馬遜云科技分布在全球各地的基礎設施，能支持跨區域團隊設計協同。憑借全球基礎設施的部署，芯片設計公司可鏈接亞馬遜云科技分布在全球的設計團隊。
據了解，亞馬遜云科技在全球26個獨立區域均有基礎設施，每個獨立區域還包含了多個可用區，這些可用區在物理上相互隔離，即使某個可用區出現了無法服務的情況，也不會影響其他可用區的正常運營。同時，通過覆蓋全球的高冗余100Gbps網絡，亞馬遜云科技也能全球客戶提供高可靠、低延時、高吞吐量的網絡連接。
“我們能保證各設計團隊之間，不會因算力瓶頸而出現任務排隊的情況。在云端幾乎無限算力的支持下，助力芯片設計企業縮短驗證和流片的周期?！比~明表示。
靈活的云端EDA設計方案


為了應對芯片設計公司多樣化的需求，亞馬遜云科技聯合半導體產業合作伙伴，共同打造了多種靈活云端EDA設計方案，包括全云設計環境、混合模式設計環境、SaaS模式設計環境。
全云設計方案適用于項目流片周期很緊，又缺乏本地機房的芯片設計企業。全云能實現高效全流程設計和驗證，提供從RTL到GDSII的全流程設計和驗證。
混合模式設計方案適用于正在設計數字化SoC芯片的企業。物理驗證階段后期需要大量算力，本地數據中心資源可能會成為瓶頸，混合式架構能充分借鑒云上算力和本地資源，來滿足對峰值算力的要求，并加速芯片Sign off（簽核）周期。
SaaS模式設計方案適用于缺乏IT資源運維高性能計算或設計的初創公司。通過一站式EDA設計服務，幫助初創公司把資源和精力集中在創新上，而非維持大IT團隊運維復雜系統上。
靈活計價模式帶來最優成本
在云端EDA設計方案計價方面，亞馬遜云科技還能提供靈活的計價模式。芯片設計公司可根據自身項目周期及IT資源需求規劃，來優化組合以實現成本的最小化。
其中，按需計算實例按秒支付計算資源費用，無需長期承諾，對于常規性、計劃性的算力需求，可采用這種模式；在設計后段物理驗證階段，需要峰值計算時可采用預留計算模式，這個模式在計算資源價格上有顯著優勢；競價閑置EC2（彈性計算云）計算實例，可以獲得相對按需資源最高達90%的折扣。


葉明還分析了亞馬遜云科技為一家企業做的本地與混合架構三年TCO（總擁有成本），直觀地展現了靈活計價模式可以帶來的總成本優化。云上混合設計模式能降低42%的總擁有成本，幫助該企業經營從Capex（資本性支出，一般指資金或固定資產、無形資產、遞延資產等資產的投入）走向Opex（運營支出，指企業的管理支出、辦公室支出、員工工資支出和廣告支出等日常開支）。值得注意的是，采用靈活的優化配置，還能在原本已降低42%的基礎上，進一步降低總擁有成本。


如今，亞馬遜云科技正聯合上下游生態合作伙伴建立產業鏈互信協同。產業互信協同安全平臺致力于為芯片設計廠商提供集設計、驗證、流片和計算資源為一體的服務，幫助芯片設計企業減少風險、加快流片速度、提高設計效率。葉朋透露說：“我們已經與全球主要的EDA廠家建立起密切的合作，我們的方案也得到了晶圓制造廠的安全認證，同時我們還與合作伙伴在中國打造了EDA設計方案和良率分析方案。”
EDA“上云”應用案例介紹
云端EDA設計方案在應用方面已經有了一些代表性案例，葉朋介紹了Arm和NXP（恩智浦）兩家公司的使用情況。
Arm在亞馬遜云端應用基于Arm內核的服務器，大幅縮短了K庫運行周期，助力提升設計效率且改善能成本。Arm還能從云上獲得以下收益：按需快速擴展EDA運行集群所需要的服務器核數，能從5000核拓展快速擴展到30000核；可有效避免資源需求預測不精準造成的資源浪費；靈活支持創新和實驗類項目；在運行基于Arm為內核的Graviton2時可降低30%的成本。
亞馬遜云科技與NXP（恩智浦）的合作始于2017年，借助亞馬遜云科技高彈性算力，恩智浦獲得了按需同時推進多個項目的規模算力和敏捷性，無需考慮項目的復雜性，而且能夠并發運行數十個性能模擬，從而縮短獲得結果的時間。到2021年10月，恩智浦選擇亞馬遜云科技為首先云服務提供商，將絕大部分EDA工作負載從本地數據中心遷移到亞馬遜云平臺。
小結：亞馬遜云科技可賦能芯片企業哪些價值？
最后，葉朋總結了半導體企業能在亞馬遜云科技上獲得的四大價值：
支持更快的創新。具有高彈性、高性能及高安全性的云端EDA基礎框架，支持快速設計和驗證；
通過安全的訪問連接全球各區域設計團隊，從而提升設計協同；
提供安全互信上下游協同設計平臺，提升流片成功率；
靈活豐富的配置選項，快速適配最佳資源，確保成本最優。