圖 | 紫光雲公司CTO辦公室主任鄧世友
紫光雲公司CTO辦公室主任鄧世友表示，晶片上雲的本質，就是用算力換時間，用雲端CAD工具解放生產力。
作者 | 來自鎂客星球的韓璐
整個晶片設計環節中，模擬驗證不僅複雜，還是最耗時的。不誇張地說，在部分晶片設計中，這一過程耗費時間的整體佔比更是高達
70%。
如果是一家資金充足、人員團隊上規模的IC公司，他們大可以採購伺服器自建算力中心，自建團隊運維CAD研發環境。反之，如果一家資金和團隊規模均有限，時間人力成本的消耗和響應速度快慢就成為了一道“攔路虎”。
而現實情況是，截至2020年底，國內共有2218家晶片設計企業，其中
高達87.9%都是人員規模不足100人的。在晶片效能迭代速度不斷加快的當下，他們可以怎麼做？
帶著這個問題，在6月10日
由鎂客網承辦的
IC設計開發者大會
上，我們對
紫光雲公司CTO辦公室主任鄧世友先生
進行了採訪。
一場時間與算力的博弈
晶片迭代速度加快的另一面，是摩爾定律被打破，這背後
不僅存在技術的進步，也有著市場需求的“倒逼”。
針對這一事實，有一個數據已經被多次拿出來討論，那就是OpenAI於3年前釋出的一份報告，裡面提到，從2012年到2018年，AI算力需求增長超過了30萬倍，平均每3。43個月就會翻一倍，這已經遠遠超過了摩爾定律。
反過來，正是市場對算力需求的急切需求，逼迫著晶片設計者們不斷提高效能、加快晶片迭代速度。顯然，摩爾定律中時間與算力之間的平衡已經被打破，企業需要找到一條新路徑，在保證效能穩定提升的前提下，進一步縮短時間成本。
而說到晶片設計，這其中有
五大核心要素，分別是IP、PDK、EDA、IT和CAD，
這對於晶片設計公司而言，從自主性角度出發，考慮到模擬驗證過程的耗時之長，
從IT處下手增加算力支援
算是一個見效最快的方法。
“我們發現，隨著晶片設計工藝製程越來越先進，規模越來越大，諸如紫光集團內部的紫光展銳、新華三半導體，對於算力的需求是非常龐大的，為了支撐新的晶片研發投片，每年都會投入大量的伺服器、儲存等相關IT裝置。”鄧世友表示。
但同時他也表示，
晶片設計業務本身對於算力的需求都不是恆定變化的，而是呈現出
一條波動性很強的曲線，
尤其是投片前3個月，對算力的需求是“無限”的。
“
面對這種波動性很強的業務需求，IT團隊很難透過自購裝置來滿足。
若是買多了，可能會出現裝置閒置，若是買少了，可能算力又不能完全滿足，不管是哪一種，都是成本在無謂消耗。”
這麼一來，晶片設計企業在採購IT裝置的時候，既需要考慮到專案算力的需求，又要避免無謂的時間消耗，該如何做？
雲，或者說“讓晶片設計上雲”，似乎是當下的最優解。
鄧世友解釋：“雲，天然具備彈性特徵，能夠滿足算力需求的波動性，且是非常契合的。”
晶片上雲=用算力換時間
簡單來講，
“晶片上雲”的背後，就是用算力換時間。
雲服務的商業模式是按時長付費，這意味著在雲端用1臺伺服器運轉100小時的成本，和100臺伺服器運轉1小時的成本相差無幾，但這對於晶片設計的工作任務來講，效率提升的是100倍。
當然了，
上雲也並不意味著將本地裝置全部搬到雲上。
以紫光晶片云為例，鄧世友指出，“我們眼下主推
混合雲模式，
建議將本地裝置、資源作為一個常備算力進行儲備，再輔以雲上算力資源的彈性補充，兩者協同，才是一個最優的價效比方案。”
但是回到幫助企業縮短晶片設計週期這個問題，僅僅在雲端提供算力支援只是基礎服務。因為缺乏專職IT人員、CAD工程師等人才，致使一些企業即便拿到了雲端算力資源，也很難快速地搭建晶片設計環境。
針對這個問題，紫光晶片雲也交出了自己的成果。就在今年4月新發布的2。0版本中，
算力之外，紫光晶片雲開始注重起
晶片設計環境。
具體來看，紫光晶片雲提供的
U-Imp/U-Chip晶片設計工作流執行平臺，
將EDA工具、工藝技術檔案、叢集作業排程、專案管理和資料管理等模組整合在此平臺之上，IC研發工程師可以透過圖形化GUI介面，直觀快速的進行PPA（Performance， Power， Area/Cost）評估和完備嚴苛的物理實現過程控制。U-Imp/U-Chip支援多模組併發執行、自動化RTL-GDSOUT流程、自動化的Checklist檢查和QOR報告收集，大幅縮短IC設計專案實施中的Syn綜合/FV形式化驗證/ STA靜態時序分析/物理設計/Sign Off等流程時間，提高晶片設計效率、節約成本，併為晶片投片一次性成功進行流程上的保障。
此外，紫光晶片雲還融入了紫光集團旗下新華三半導體、紫光國芯等企業的晶片設計服務能力，也與EDA、IP、Foundry等生態合作伙伴對接，為IC企業提供
一站式的設計服務+雲服務打包Turnkey方案交付。
上雲之前，先聊聊這兩個問題
國內晶片上雲領域中，紫光是領先者。而從紫光晶片雲2。0版本來看，其更為強調的是一種“生態”，這也是當前晶片上雲的重點工作之一。
只是在這之前，
有兩個問題我們必須得提出來，一個是安全，另一個是頻寬與時延。
· 安全
眾所周知，晶片設計是一個高門檻行業，面對資料資訊等牽一髮而動全身的核心資產，晶片雲該如何做，才能讓客戶放心地在雲上部署晶片設計等工作？
目前在行業中，這一問題的解決方案主要有兩類，一類是直接對裝置作
物理隔斷，
另一類則是在虛擬層面進行
加密。
這兩種方式也是紫光晶片雲所採用的。鄧世友表示，物理隔斷方面，除了物理機房間的隔斷，在為客戶提供的晶片雲服務裝置，
與通用公有云資源池物理隔斷，同時與網際網路Internet物理隔離。
至於加密，這也是各型別雲服務廠商的“慣有手段”了。只不過鄧世友向鎂客網指出，將資料進行加密儲存雖然保證了安全性，但
傳統的加密會導致效能下降。
晶片上雲的本質是用算力換時間，但如果加密後，導致效能下降而使得算力大打折扣，最終延長晶片設計任務時間，這就有點得不償失了。
圖 | 紫光晶片雲晶片模擬統一解決方案
針對這一點，紫光晶片雲選擇採用
CPU加密指令集加速等底層技術，
進而對啟用加密後的效能做出最佳化，“目前，我們已經做到在滿載執行的情況下，將
效能損失縮小至
10%以內。
”
此外，同樣是加密，鄧世友告訴鎂客網，紫光晶片雲還做了一個創新，所瞄準的是加密的核心——金鑰。
“一般雲廠商的做法，是將金鑰管理放在雲端，由雲服務端為客戶分發鑰匙，相當於配鑰匙的機器掌握在雲廠商手中，這樣一來，客戶肯定是不放心的。”他介紹到，“紫光的方案與之不同，是
將配鑰匙的機器打造成一個物理裝置，並且放置在使用者端，或他們自己的機房中，
由客戶自己管理、分發金鑰。”
· 頻寬與時延
提及雲服務，安全和頻寬基礎效能，也是客戶最先關心的兩個問題。
在雲服務上，頻寬小、時延長意味著卡頓，而一旦出現卡頓現象，留給晶片工程師的的體驗會大打折扣。
針對這一點，紫光晶片雲的做法是將雲節點建設在離使用者最近的地方，在晶片設計企業頗多的北京和上海部署兩個節點資源池，
將雲駐地化，
實現資料不出城，同城裸光纖網路接入。
“以上海為例，如若是上海本地的企業，我們可以做到
萬兆裸光纖
直接接入雲端，
時延控制在
5ms以內。
”
“晶片上雲”已成業內共識，也是“彎道超車”的機會
嚴格向前追溯，國內晶片上雲的開端始於2019年，但是更早的，在2017年，國外三大EDA巨頭（Synopsys、Cadence、Mentor），以及亞馬遜、微軟和谷歌三大雲服務廠商就開始部署相應方案，並相當成熟，也有了相關成果與案例。
“雖然起步較晚，但是現在，包括很多晶片設計企業、其他雲服務廠商在內，都已經達成了一個共識——
EDA上雲是大勢所趨。
”鄧世友表示。
大家都認同了這一趨勢，且國外的案例也證明了這一模式的可行，隨著國內雲服務模式的不斷推廣，越來越多的企業開始嘗試在雲端進行晶片設計驗證。在助力國產晶片設計這條道路上，
雲、AI等技術的參與比重正不斷增加，且方法上也是各有特色。
比如
紫光雲，充分利用雲服務的特性，
滿足計算彈性、儲存彈性和訪問便捷性的同時，也透過接入第三方設計公司的能力，全方位地為晶片設計企業打造一個完整的晶片設計環境，從算力、CAD工具等關鍵環節出發，達到降本增效的效果。
另外，我們還看到一些企業也在嘗試搭建平臺，只不過這類平臺旨在
利用AI技術，來幫助晶片設計企業最佳化IC設計，力求在最優模式下設計出效能最優的晶片。
而眾所周知，在晶片設計環節，國產晶片最為“卡脖子”的環節在於EDA軟體。資料統計，2020年的國內EDA市場中，三大巨頭就佔去了85%，國產廠商市場份額雖在近兩年內有所增長，但也僅有14%。
看到這裡，我們不禁發問，
隨著雲計算、AI等技術以一種創新方式參與到EDA等關鍵領域中，能夠助力國產EDA等實現“彎道超車”嗎？
當鎂客網問及此，
鄧世友認可道，雲計算、AI在各行業的滲透率越來越高，對於EDA也不例外。“雲計算與AI帶給EDA軟體不僅僅是技術上的輔助與加速，同時也是商業模式上的創新與變革。”
他進一步表示，雖然在全流程上，國產EDA軟體依舊與三大巨頭存在不少差距，但在不少EDA點工具上，國內卻也是存在不少優秀產品的。
而以雲服務對國產EDA的助力為例，
“基於雲平臺，可以融合國內多家優秀的EDA點工具，組合成全流程EDA，實現優勢互補，
進而推廣給晶片企業。只有讓更多的晶片企業用起國產EDA工具，才能幫助國產EDA工具實現迭代最佳化，達到更好的良性發展。”
與此同時，鄧世友也指出，
EDA工具雲化，一方面可以降低晶片企業使用正版EDA工具的門檻，另一方面也可以從根本上解決軟體授權問題。
不過，我們也可以看到，近年來，已經有不少三巨頭的高管選擇離職創業，同時國內的利好政策以及國產化需求，也在推動EDA行業走向突破。這一點上，國產EDA軟體國內市佔率從5%到14%的增長事實就是一個有力證明。
而如同國產EDA軟體的發展與突破，在其他關鍵領域如IP等，隨著智慧晶片的出現也正產生有別於傳統IP的新需求。
可以確定，雲計算、AI等前沿技術的深度參與，給國產晶片“卡脖子”的現狀撕開了一個小口，帶來了一線生機。
