使用 Altair 的高級工作負載管理解決方案將模擬吞吐量提高了 3.9 到 4.5 倍。
可能沒有比現代半導體設計要求更高的領域了。在研究和商業環境中，客戶期望新的電子設備每一代都更快、更便宜、更小、更節能。半導體生產商依靠電子設計自動化 (EDA) 工具來實現這些改進。
很少有人比 CEA Tech 更了解這些挑戰，CEA Tech 是法國替代能源和原子能委員會 (CEA) 位於格勒諾布爾的技術研究部門。CEA Tech 是多個學科的全球領導者，包括小型化、能源效率、微機電系統 (MEMS)、光子學等。它是催化劑和創新加速器，為法國工業帶來先進技術，以提高產品性能和競爭力。CEA Tech 最近成為Altair 客戶故事的主題；在其中，該組織展示了使用 Altair 的高級工作負載管理解決方案將模擬吞吐量提高了 3.9 到 4.5 倍。
半導體設計挑戰
芯片設計師面臨著將新設計推向市場的前所未有的挑戰。門數繼續增長，客戶對性能、成本、質量和電池壽命的期望也在不斷增長。驗證是確保設計按預期執行的過程，它是 EDA 中要求最苛刻的工作負載之一。每次更改設計時，都必須對其進行模擬和重新驗證，以確保其功能不會退化。由於製造成本高達數百萬美元，設計需要在流片前完美無瑕。在設計提交到芯片後修復錯誤根本不是一種選擇。
驗證複雜度隨門的數量呈指數變化。具有數百億門數的大型片上系統 (SoC) 設計並不罕見。使這些驗證挑戰更加複雜的是對質量和可靠性的嚴格要求。CEA 服務的行業包括醫療和物聯網 (IoT) 設備製造商以及能源和國防領域的公司，這些領域的設備通常對生命至關重要。
永遠不夠的計算
生產高質量的產品需要大量的模擬。雖然設計創新很重要，但製造商也根據其驗證環境的有效性進行競爭。據估計，回歸測試和驗證約佔所有 EDA 工作負載的 80%。面對激烈的競爭、激進的上市時間目標和更短的設計週期，公司必須最大限度地提高設計覆蓋率並迅速扭轉回歸測試。
雖然對計算能力的需求實際上是無限的，但組織面臨著現實世界的限制。其中包括有限的 IT 預算、數據中心空間以及有限的電力和冷卻能力。隨著摩爾定律停滯不前，驗證工程師越來越依賴增加的並行性和新的驗證技術來跟上設計複雜性的步伐。EDA 軟體工具的高成本也是一個限制因素。單個軟體功能通常比運行它們的服務器更昂貴。設計人員需要最大限度地利用許可證，公平地共享它們，並最大限度地減少結帳時間，以便快速釋放功能並提供給排隊的作業。
吞吐量和周轉時間的重要性
在一個即使是個位數的吞吐量提高也很重要的領域，大約 4 倍的改進——例如 CEA 實現的那些——幾乎是聞所未聞的。這些收穫證明了古老的格言“更聰明地工作，而不是更努力地工作”的智慧。公司可以通過利用 EDA 優化的調度工具（例如Altair Accelerator）將驗證作業以最佳方式放置在最合適的主機上，從而最大限度地利用許可證。它們還可以提高驗證吞吐量並減少等待時間，從而直接提高工程生產力。
高通量驗證帶來多重好處
如果每家半導體設計公司都能實現近 4 倍的仿真吞吐量增益會怎樣？更高驗證吞吐量的好處遠遠超出了設計環境。它們影響整體業務，影響與財務績效競爭力相關的各種指標。更快的模擬不僅可以縮短產品週期並縮短上市時間，還可以幫助組織“更快地失敗”。這意味著工程師可以自由探索新的設計方法，看看什麼是有效的，然後實施它。更快、更有效地這樣做可以培養創新、快速發展的文化，並帶來其他好處，包括：
- 通過提高收入和市場份額來提高競爭力的更高質量的設計
- 更快的周轉時間，使工程師能夠更徹底地探索設計空間並在更短的時間內交付更多功能
- 更全面的測試結果可提高客戶滿意度、減少現場缺陷並降低保修和支持成本
- 提高敏捷性和對外部競爭對手、客戶需求變化和不斷變化的市場條件做出更快反應的能力
除了提高生產力之外，還有經濟利益。通過更有效地共享許可證功能和基礎設施，組織可以避免新支出並最大限度地提高現有資產的回報。提高生產力和減少支出的結合可以為任何公司的底線帶來好處。如果組織甚至可以復制 CEA Tech 實現的部分效率提升，他們就可以顯著提高生產力和競爭力。
EDA 模擬的未來
儘管存在上述挑戰，但半導體設計創新並沒有放緩的跡象。為了更快地模擬設計，設計團隊現在正在尋找基於軟體的模擬器之外的東西。他們正在投資硬體輔助驗證技術，例如基於 FPGA 的模擬器、原型設計平台和 GPU 加速工具。大規模模擬器可以顯著提高吞吐量，但它們也帶來了新的挑戰。例如，模擬器比基於軟體的方法要貴得多；編譯新設計並將其加載到模擬器中可能需要數天時間。組織越來越需要能夠優化所有類型資源的調度解決方案，包括硬體、軟體、模擬器和原型平台。
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