云計(jì)算在IC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　云計(jì)算是分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，或者說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。通俗地講，云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲空間和各種軟件服務(wù)，通俗意義上包括云、端和管道，是虛擬化、效用計(jì)算、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)、軟件即服務(wù)(SaaS)等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

　　2009年4月24日，美國標(biāo)準(zhǔn)局(NIST)專家給出了云計(jì)算定義：云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，應(yīng)用軟件，服務(wù))，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。

　　自1997年Chellappa提出云計(jì)算的第一個學(xué)術(shù)定義至今，云計(jì)算在各行業(yè)的應(yīng)用如火如荼，在中國卻是新興事物，其發(fā)展仍處于起步階段。按照IT(信息產(chǎn)業(yè))產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一般規(guī)律，在IT產(chǎn)品或者解決方案的生命周期中，處于萌芽階段的中國云計(jì)算應(yīng)用仍然以偏硬件為主，應(yīng)用于EDA(電子設(shè)計(jì)自動化)工作看起來仍然是遙不可及。實(shí)際上，IC(集成電路)設(shè)計(jì)先前是采用大型主機(jī)來計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)出相應(yīng)的芯片，如今是使用大量的服務(wù)器，對硬件的應(yīng)用只是規(guī)模的增加而已，IC設(shè)計(jì)使用的云計(jì)算也是IaaS和Saas相結(jié)合的服務(wù)模式。

　　國家集成電路設(shè)計(jì)深圳產(chǎn)業(yè)化基地(SZICC)孵化的公司規(guī)模較小，最優(yōu)先考慮的是基礎(chǔ)設(shè)施的成本和效率以及開始產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時間，以孵化器為平臺的云計(jì)算服務(wù)模式最適合其需求;而且，小公司的起步階段設(shè)計(jì)規(guī)模一般不大，Internet的帶寬相對而言比較容易滿足孵化器提供的云計(jì)算服務(wù)。同時，隨著跨國公司研發(fā)中心向中國的轉(zhuǎn)移，大的商業(yè)公司在向中國探索研發(fā)市場時，基地的云計(jì)算服務(wù)可以為這些公司提供更為便捷的選擇。最后，以IC基地為主導(dǎo)的產(chǎn)學(xué)研合作及IC基地眾多分園要求頻繁便利的IC設(shè)計(jì)相關(guān)培訓(xùn)，云計(jì)算是解決培訓(xùn)的最好選擇。

　　如何將云計(jì)算應(yīng)用到IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域?本文以IC基地與國家超級計(jì)算深圳中心(簡稱超算中心)合作建立EDA云為例，探討利用云計(jì)算完成IC設(shè)計(jì)工作。

　　將云計(jì)算服務(wù)應(yīng)用于IC設(shè)計(jì)，最大的應(yīng)用領(lǐng)域是那些需要大量計(jì)算資源的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目對CPU數(shù)量，內(nèi)存大小和存儲空間都有著巨大的需求，這是云計(jì)算的強(qiáng)項(xiàng)。縱觀IC設(shè)計(jì)流程，從最開始的想法實(shí)現(xiàn)(也就是我們常說的前端)，到最終的物理實(shí)現(xiàn)(也就是我們常說的后端)，在紛繁復(fù)雜的設(shè)計(jì)流程中，對運(yùn)算能力和存儲空間最為依賴的是仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)規(guī)則一致性檢查兩個步驟，將超算中心強(qiáng)大的計(jì)算能力應(yīng)用到這兩個環(huán)節(jié)，即采用云計(jì)算來完善IC基地既有的IC設(shè)計(jì)流程，能提升整個IC設(shè)計(jì)的效率。

　　因此，云計(jì)算的主要應(yīng)用對象是大型的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，越大的設(shè)計(jì)項(xiàng)目將會耗費(fèi)越大的計(jì)算資源，云計(jì)算提升的設(shè)計(jì)效率也就會越明顯。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在整個設(shè)計(jì)過程中，仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)規(guī)則一致性檢查大約占整個設(shè)計(jì)周期的40%~50%左右的時間，不同的設(shè)計(jì)類型和電路規(guī)模，應(yīng)用云計(jì)算能將效率提升2~10倍，整個設(shè)計(jì)周期則有20%~45%左右的壓縮，明顯能減短產(chǎn)品面市時間，達(dá)到提升產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益的目的。

　　IC基地主要承擔(dān)中小型企業(yè)產(chǎn)品大規(guī)模上市之前的孵化和成長，而中小企業(yè)的企業(yè)規(guī)模普遍不大，為了減小風(fēng)險(xiǎn)，其芯片的規(guī)模通常也不是太大，在IC基地所有孵化的企業(yè)中，絕大部分芯片的規(guī)模在1000萬門以下，超過1000萬門的項(xiàng)目不到20%，當(dāng)前IC基地的計(jì)算資源能夠滿足企業(yè)絕大部分的需求。但是云計(jì)算作為一門新興的應(yīng)用技術(shù)，我們堅(jiān)信它將會成為未來的發(fā)展方向。Gartner的統(tǒng)計(jì)表明，在未來的5-10年中，25%的IC設(shè)計(jì)將會基于云計(jì)算應(yīng)用平臺開發(fā)設(shè)計(jì)。

　　IC設(shè)計(jì)的整個流程錯綜復(fù)雜，任何質(zhì)量和進(jìn)程管理過程中的疏忽都會造成最終的流片失敗。因此，作為IC企業(yè)的服務(wù)單位，如何將超算中心的優(yōu)良計(jì)算資源引入到目前的設(shè)計(jì)流程中，IC基地已經(jīng)完成了內(nèi)部的可行性論證。在目前IC基地成熟的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，以IC基地為中心，配合當(dāng)前的管理體系，在仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)規(guī)則一致性檢查環(huán)節(jié)，對可以支持并行計(jì)算的設(shè)計(jì)步驟，引入超算中心的云計(jì)算服務(wù)，提過設(shè)計(jì)效率，加大產(chǎn)品競爭力。