缩短EDA仿真周期 存储为何至关重要

作者: 李映 2022-11-17
AI解读文章
来源:爱集微 #EDA#
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集微网报道 芯片设计被誉为人类历史上最细微最宏大的工程。经过数十年的发展,先进制程芯片甚至可集成上千亿个晶体管。加之后摩尔时代新兴应用的深入和先进封装的盛行,多核多Die成为时下芯片设计的“显学”。

要保证芯片的设计迭代和投产效率,只有经过充分的仿真和验证,才能确保流片的成功与质量。随着芯片的复杂度不断提高,相对应的仿真验证工作的复杂度也不断提高,在研发流程中耗时达到65%。仿真验证工作贯穿于IC前端和后端环节,已日益成为芯片研发周期的瓶颈。

如何优化芯片验证工作、缩短芯片研发周期成为全行业的共性诉求,业界亟需系统级的高效仿真平台。

仿真的新挑战

从十亿到百亿,再到千亿,晶体管的数目在持续直线式上升。甚至有行业人士指出,到2030年,芯片的晶体管将突破万亿门。

不止设计复杂度大幅提升,加快上市的“紧箍咒”也更紧了。一位行业人士指出,以往一个高端芯片需要一年半的时间tape out,现在可能要压缩到一年,在如此短的时间之内做更多的门级功能仿真验证已成巨大挑战。

而且伴随着工艺的进阶,流片成本已然居高不下,流片失败的损失难以估量。有数据显示,14nm工艺芯片流片一次需要300万美元左右;7nm工艺芯片流片一次需要3000万美元;而5nm工艺芯片流片一次更是达到4725万美元。

更不可忽视的是,重新设计不仅意味着巨量的研发成本投入,更会导致错失产品上市的时间窗口,错过发展壮大的时机。这对任何一家设计公司来说,都是难以承受之重。

如今芯片设计所遇到的林林总总问题,使得打通芯片流片的“任督二脉”环节的仿真重要性不断凸显,可谓“牵一发而动全身”。如果在这一环节受阻,那带来的“次生伤害”将难以想象。

相应地,仿真平台也面临全新挑战:不止仿真验证复杂度和难度呈几何倍数的增长,时间和人力成本也在快速拉升。此外,仿真验证工具也越来越多样化,需要系统级平台加快收敛减少投入。

特别要指出的是,芯片的设计仿真过程对底层数据的存储设备要求不断走高,存储层面如何确保仿真业务不中断、关键仿真任务如何高效执行、数据安全和容量规划如何保障等,存储已成为仿真“通关”的一大关键。

存储成仿真关键

为何存储至关重要?先来看看仿真环节对存储的需求所在。

仿真分为前仿和后仿,对RTL进行仿真验证以检验所设计代码的正确性为前仿,在逻辑综合之后的网表进行仿真则为后仿,两者对存储的需求不一。

有行业人士指出,因前端业务主要以RTL编码仿真为主,数据主要是8KB左右的文件为主,超过60%以上都是元数据读写,这类场景针对存储的要求就是更高的OPS性能诉求。后端业务则较为复杂,包括DFT测试,版图布局布线,其中有以小文件为主的时序性仿真,元数据读写占比超 60%;也有以GB级大文件为主的版图物理检查。后端业务总体是OPS与带宽型混合业务,对存储的OPS和带宽两种场景的性能都有较高的要求。

显然,这需要存储实现自带高OPS性能又要大带宽。而在着力应对芯片容量及性能的爆发式增长挑战的情形下,为了实现前后端的“流畅”仿真,存储的能力需要随之全面升维。

首先,动辄有数十亿上百亿个晶体管的设计,需要数百甚至上千个工程师分成数十个小组进行协同研发,存储如何支撑数十个项目组及成百上千个工程师如何有效协同;其次,数十亿级的小到几KB的代码文件,如何支撑每秒数百万次的访问和读取;最后,数十亿的设计文档和代码是设计者们长达数月的心血和智慧,如何确保不丢失,仿真业务永不中断。

由此也可看到,存储的重要性不断凸显,但挑战亦如影随形。

据悉,目前传统的方案一般是采用服务器本地盘,但这导致的问题是因为不同的项目组之间资源无法调度、无法共享,造成资源利用率低,投资浪费。并且,因EDA多为temp临时文件,这些临时文件增长非常迅速,服务器本地盘无法扩容,容量受限爆盘导致仿真任务失败。更突出的问题是,由于没有专业存储提供相关的数据保护特性,数据安全也无法保障。

如何让新存储成为新时代芯片设计仿真的“利器”?

高性能存储方案助力

针对仿真环节的存储挑战,有业内人士分析,解决之道在于通过专业存储实现海量小文件的高效率存取,性能上满足大量并发访问下的低时延响应;在可靠性上做到多部件甚至整系统,同时故障时业务无影响;在安全方面还必须实现数据不被窃取、泄露。

针对上述需求,华为基于深厚的行业积累,融合多家头部芯片设计企业的实际使用诉求,通过系列化的优化推出了OceanStor Dorado全闪存NAS存储助力EDA仿真加速。

为解决多个项目组协同工作的诉求, OceanStor Dorado全闪存存储提供配额特性、QoS特性两大关键能力。其中配额特性为每个项目组设定其使用的存储容量、或者文件数上限,避免A项目组因为B项目组存储容量过度占用而无法开展正常的设计工作。而QoS特性则可将每个项目组视为存储系统的一个租户,为各组分配一定的SSD、CPU、内存、网络资源,从而约束每个租户的上限性能,避免租户之间相互干扰。因而,保证了众多芯片项目组的高效协同工作。

针对海量小文件的快速查找和访问难题,华为OceanStor Dorado全闪存的NAS功能通过三项关键技术即全局分布式文件系统、智能布局、FlashLink智能盘控配合算法,分别解决了小文件百万次的读取和有效定位的问题、将海量小文件的访问时延降低到0.5ms、最大程度发挥SSD性能达到上千万OPS的指标,整体实现了比业界高30%的性能。

OceanStor Dorado全闪存存储通过采用全互联高端存储架构,容忍8个控制器中的7个故障依然业务不中断。同时,采用业界高可靠的RAID-TP技术,能够容忍同一个硬盘框内3块盘同时故障而数据不丢失,可全面满足仿真业务永不中断的需求。

凭借OceanStor Dorado全闪存NAS存储的出色表现,OceanStor Dorado全闪存存储在市场上受到了广泛的认可,通过华为OceanStor Dorado全闪存存储解决仿真难题,可大幅缩短了EDA仿真周期,实现芯片设计更快的TTM(Time to market)。

责编: 爱集微
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