來源 | IC咖啡

芯片設計上云的歷史，可能比很多人預想得更為久遠。早在2011年，EDA上云就開始被當時的主要市場參與者提起，Synopsys首先提出EDA公有云。不過彼時Synopsys和Cadence都提到，“云計算尚不適用于定制化很強的工作流”；不同的EDA、IP供應商之間幾乎沒有合作；與此同時“安全”是所有芯片設計企業需要慎重考慮的問題——究竟哪些代碼能上云尚難理清；上云成本還非常高。

這股風潮很快停息，其后又陸續有EDA上云的方案出現，包括2015年IBM與SiCAD合作，提出基于自家的云基礎設施來提供工具，用戶按時間、流量付費；芯片設計上云步入正軌是2017年之后，并成為新熱點——以主要的三大EDA廠商與云服務供應商合作為代表。

在芯片設計上云漲落幾波之際，很多企業對于上云一事，仍是心存疑慮的，畢竟這次也可能只是個鼓吹的風潮。不過從市場參與者的各方動作來看，近兩年是芯片設計上云底層技術、安全、算力需求、市場大環境各方發展到位，真正促成芯片設計上云的兩年，是行業長久發展與積累的結果。

國內頗具說服力的紫光集團旗下某5G 7nm SoC項目，是芯片設計上云的實踐代表。紫光芯片云平臺1.0方案上線之前，紫光集團內部即以這顆5G 7nm芯片練手，從去年8月中旬開始，該項目在紫光芯片云之上進行設計仿真與驗證工作。月均算力超過500臺高性能裸金屬服務器，單臺服務器內存峰值需求達到1.5TB，到10月底項目收尾并tape-out。

去年8月，紫光芯片云1.0版本發布；上個月紫光芯片云2.0版本問世。這其中的軌跡，更能管中窺豹地展現芯片設計上云本身的趨勢，以及它為何是個趨勢。

算力需求的漲落

首先，對于較為復雜的芯片而言，仿真算力需求變得越來越大。在如今的尖端制造工藝節點上，DRC（Design Rule Check，設計規則檢查）已經不只是簡單的DRC了，還牽扯到eqDRC、多重曝光（Multi-patterning）、模式匹配等問題；LVS（Layout Versus Schematic，一致性檢查）則需要加上ESD檢查、可靠性檢查之類的問題；Dummy Fill填充也不像過去那么簡單……不僅檢查操作數量在增加，類型也在擴展——尤其到了7nm、5nm節點，算力需求在增加。

節點迭代、單位面積內容納2倍左右的晶體管數量，造成的算力需求增長還在持續。紫光云公司CTO辦公室主任鄧世友此前在接受采訪時提到，“一顆小小的藍牙芯片，可能幾臺機器就行；但CPU、GPU、NPU這樣的大規模芯片，沒有上百臺、數百臺臺設備規模，根本就無法完成。”設計團隊需要長時間做無意義的等待。僅以內存需求舉例，前文提到7nm 5G SoC后仿用到1.5TB紫光云裸金屬服務器內存，后續5nm項目則將需要3TB內存。

芯片設計企業若按照傳統的自采自用，在這方面的投入將是巨大的。資源的規劃是比較復雜的問題，比如制造工藝節點迭代，預期的算力需求增長是否超過現有資源；如若企業內部有不同的設計項目并行，如何按照不同項目進度來規劃算力的優化分配。這些對于中小型企業而言是相當敏感的問題和迫切的需求。

與10年前相比，云端算力正面臨一波革新，為芯片設計不同階段提供所需算力原本就是云服務的重要價值。芯片設計企業自己購買一臺服務器，用100個小時進行芯片仿真驗證，相對以云上的100臺服務器資源，1小時就能完成相同工作量。其中最主要的價值是效率提升100倍，極大程度降低time-to-market的時間成本。

另一方面，不同設計階段對于算力需求是存在差異的，要么無法達成所需算力資源，要么固有資產的算力閑置造成了較大程度的成本浪費。云本身的特點之一就是按需購買算力，滿足芯片設計的彈性算力需求。軟件技術層面，包括EDA軟件平臺本身、可實現算力彈性擴展的軟件發展走向成熟，亦成為芯片設計走向云的組成部分。

安全性不再是問題

過往限制芯片設計上云的另一個重要因素就是IP的安全性問題。IP從自己手里轉到云上，任何企業都需會在意安全性問題。這在云服務發展尚不成熟的年代的確是個桎梏。

不過這些年，云計算技術本身的發展，無論是公有云安全性提升，還是混合云可用性提升，都正打消芯片設計企業在這方面的顧慮；IP供應方——包括foundry廠商正逐步走上云端——PaaS模型在行業內相當普遍，EDA廠商現在都支持客戶在云平臺開發和運行PDK。這對行業而言是相當重要的突破。

云服務供應商在安全策略方面也算是各顯神通，不管是安全網絡的訪問控制、數據傳輸與存儲加密、文件服務系統方面的革新，還是特設的安全服務。

事實上去年紫芯片云1.0在安全性方面表現為參考金融體系做安全架構，包括獨立專區、物理隔離互聯網、企業級高可用設備選型（存儲、網絡、加密），達成云計算等保2.0三級要求；以及核心安全設備專機專用、數據加密、密鑰自管理等。

前不久發布的紫光芯片云2.0其中一個升級點也在安全性上。鄧世友談到：“去年紫光芯片云有個核心技術，叫透明加密技術，做到云端數據的密文存儲。今年芯片云2.0方案中還融入了H3C Workspace設計云桌面安全接入方案，給所有設計人員提供云端專門接入系統，無論在哪里都能接入。接入設計環境的時候，可以保證數據不落地，不會傳到個人電腦，避免數據在本地電腦泄露。”

另一方面，以紫光芯片云為代表的云供應商在力推“同構混合云”，將公有云和私有云做了混合與統一，采用紫鸞的技術棧，兩片云的體驗保持一致。對芯片設計企業而言，一部分核心資源與設備應用于私有云，另一方面則讓公有云在算力突發期間作出補充。這在安全性與性價比兩方面，都是更有優勢的方案。

市場玩家開始積極參與

以EDA廠商為代表的市場參與者目前都在積極布局上云策略，不僅是全球三大EDA廠商自前兩年開始布局，中國國內的EDA廠商也開始逐漸擁抱云。這個過程是漸進式的，不僅是EDA、IP、Foundry廠商上云的方式有所不同，也在于云服務供應商如何做好IT基礎設施、算力的高效彈性規劃——這些都需要經驗積累。

鄧世友提到，芯片設計5大核心要素包括IT、CAD環境、EDA工具、IP、PDK工藝庫。芯片云本身主要解決前兩個問題，后三個就需要市場玩家共同合作了。

“EDA工具、IP以及PDK，我們正在積極與國內外主流廠商洽談合作。許多IP和Foundry廠商都很積極地期望與我們合作，已經進入到了細節落地的階段”生態合作伙伴的共同參與，這是芯片設計上云市場真正走向成熟的重要標志。

國內芯片設計市場競爭的加劇

在技術問題逐步到位之際，芯片設計上云的時機亦基本到位。對國內市場而言，還有一些特殊性在推動這一趨勢，主要表現在芯片設計市場競爭的加劇。這是國際貿易大環境變動所致。

去年中國半導體行業協會的數據顯示，中國目前有2218家芯片設計企業，其中87%左右是規模在100人以下的小型企業。這些中小企業的痛點在于人才、設計能力缺乏，以及基礎設施跟不上。與此同時由于競爭的加劇，要求企業以更快的速度將芯片產品推向市場。

芯片云恰好能夠解決這些問題，包括算力的充沛及彈性供給，IT基礎設施、CAD皆準備就緒，加上更多EDA、IP、Foundry相關資源的整合，為中小型芯片設計企業提供了天然解決固有痛點的平臺，時間與成本都得到極大程度的降低。

另一方面，紫光芯片云在此還有身份上的特殊性。紫光集團旗下本身有紫光國芯、新華三半導體這樣具備較強設計能力的團隊。紫光芯片云將這樣的優勢資源做對外能力輸出，這也是紫光芯片云2.0版本的重要升級所在。“紫光國芯本身在做設計相關服務，新華三半導體也可以把一些團隊能力在空檔期做輸出，為小型設計企業提供服務。”

與此同時，除了解決“把芯片做出來”的問題，紫光芯片云還在探討“把芯片賣出去”的問題。紫光集團旗下除了芯片板塊之外，還有云網板塊，新華三即是云網板塊最大體量的企業，在服務器、存儲、網絡、安全、WIFI設備市場份額都做到了國內TOP2。紫光集團期望藉由集團內部資源，幫助芯片設計企業完成商業閉環。“基于紫光云平臺做芯片設計，未來我們可以優先幫助客戶打通認證、適配、評估等環節。”鄧世友說。

芯片設計上云時機已到

除了上述幾個重要原因之外，芯片設計上云也是更多需求促成的，典型的比如芯片設計有了多地研發協同的需求，這對安全、同步傳輸等技術都提出了要求，芯片云具備了更大的優勢。

2021年可能會成為芯片設計上云元年，其依據在芯片設計上云的技術問題都正逐步解決，芯片設計上云不再像多年前那樣只是個簡單的口號。彈性算力、安全、市場參與者準備就緒，都是個中關鍵。而國際貿易大環境，令半導體產業向中國國內偏移，芯片設計市場競爭加劇，則將進一步促成芯片設計上云。或許未來的芯片設計初創企業會將上云作為進入行業的起始配置。

免責聲明：市場有風險，選擇需謹慎！此文僅供參考，不作買賣依據。

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