云計算在IC設計中的應用

　　云計算是分布式計算、并行計算和網(wǎng)格計算的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計算機科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現。通俗地講，云計算是一種商業(yè)計算模型。它將計算任務(wù)分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、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、效用計算、基礎設施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)、軟件即服務(wù)(SaaS)等概念混合演進(jìn)并躍升的結果。

　　2009年4月24日，美國標準局(NIST)專(zhuān)家給出了云計算定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)，進(jìn)入可配置的計算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò )，服務(wù)器，存儲，應用軟件，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)供應商進(jìn)行很少的交互。

　　自1997年Chellappa提出云計算的第一個(gè)學(xué)術(shù)定義至今，云計算在各行業(yè)的應用如火如荼，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算應用仍然以偏硬件為主，應用于EDA(電子設計自動(dòng)化)工作看起來(lái)仍然是遙不可及。實(shí)際上，IC(集成電路)設計先前是采用大型主機來(lái)計算設計參數和設計出相應的芯片，如今是使用大量的服務(wù)器，對硬件的應用只是規模的增加而已，IC設計使用的云計算也是IaaS和Saas相結合的服務(wù)模式。

　　國家集成電路設計深圳產(chǎn)業(yè)化基地(SZICC)孵化的公司規模較小，最優(yōu)先考慮的是基礎設施的成本和效率以及開(kāi)始產(chǎn)品設計的時(shí)間，以孵化器為平臺的云計算服務(wù)模式最適合其需求;而且，小公司的起步階段設計規模一般不大，Internet的帶寬相對而言比較容易滿(mǎn)足孵化器提供的云計算服務(wù)。同時(shí)，隨著(zhù)跨國公司研發(fā)中心向中國的轉移，大的商業(yè)公司在向中國探索研發(fā)市場(chǎng)時(shí)，基地的云計算服務(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設計相關(guān)培訓，云計算是解決培訓的最好選擇。

　　如何將云計算應用到IC設計領(lǐng)域?本文以IC基地與國家超級計算深圳中心(簡(jiǎn)稱(chēng)超算中心)合作建立EDA云為例，探討利用云計算完成IC設計工作。

　　將云計算服務(wù)應用于IC設計，最大的應用領(lǐng)域是那些需要大量計算資源的項目，這些項目對CPU數量，內存大小和存儲空間都有著(zhù)巨大的需求，這是云計算的強項?？v觀(guān)IC設計流程，從最開(kāi)始的想法實(shí)現(也就是我們常說(shuō)的前端)，到最終的物理實(shí)現(也就是我們常說(shuō)的后端)，在紛繁復雜的設計流程中，對運算能力和存儲空間最為依賴(lài)的是仿真驗證和設計規則一致性檢查兩個(gè)步驟，將超算中心強大的計算能力應用到這兩個(gè)環(huán)節，即采用云計算來(lái)完善IC基地既有的IC設計流程，能提升整個(gè)IC設計的效率。

　　因此，云計算的主要應用對象是大型的設計項目，越大的設計項目將會(huì )耗費越大的計算資源，云計算提升的設計效率也就會(huì )越明顯。有統計數據顯示，在整個(gè)設計過(guò)程中，仿真驗證和設計規則一致性檢查大約占整個(gè)設計周期的40%~50%左右的時(shí)間，不同的設計類(lèi)型和電路規模，應用云計算能將效率提升2~10倍，整個(gè)設計周期則有20%~45%左右的壓縮，明顯能減短產(chǎn)品面市時(shí)間，達到提升產(chǎn)品經(jīng)濟效益的目的。

　　IC基地主要承擔中小型企業(yè)產(chǎn)品大規模上市之前的孵化和成長(cháng)，而中小企業(yè)的企業(yè)規模普遍不大，為了減小風(fēng)險，其芯片的規模通常也不是太大，在IC基地所有孵化的企業(yè)中，絕大部分芯片的規模在1000萬(wàn)門(mén)以下，超過(guò)1000萬(wàn)門(mén)的項目不到20%，當前IC基地的計算資源能夠滿(mǎn)足企業(yè)絕大部分的需求。但是云計算作為一門(mén)新興的應用技術(shù)，我們堅信它將會(huì )成為未來(lái)的發(fā)展方向。Gartner的統計表明，在未來(lái)的5-10年中，25%的IC設計將會(huì )基于云計算應用平臺開(kāi)發(fā)設計。

　　IC設計的整個(gè)流程錯綜復雜，任何質(zhì)量和進(jìn)程管理過(guò)程中的疏忽都會(huì )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)良計算資源引入到目前的設計流程中，IC基地已經(jīng)完成了內部的可行性論證。在目前IC基地成熟的設計基礎上，以IC基地為中心，配合當前的管理體系，在仿真驗證和設計規則一致性檢查環(huán)節，對可以支持并行計算的設計步驟，引入超算中心的云計算服務(wù)，提過(guò)設計效率，加大產(chǎn)品競爭力。