當(dāng)前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)面臨諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，包括國際競爭加劇、技術(shù)封鎖和供應(yīng)鏈限制導(dǎo)致的外部壓力，以及內(nèi)部高端芯片設(shè)計與制造能力不足、關(guān)鍵設(shè)備和材料依賴進(jìn)口、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足等問題。同時，國內(nèi)市場需求快速增長，供需矛盾突出，芯片自給率較低，加之高端人才短缺和研發(fā)投入不足，進(jìn)一步加劇了發(fā)展難度。

在全球科技競爭加劇的背景下，我國需集中資源攻克“卡脖子”技術(shù)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同，提升高端人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新能力，推動產(chǎn)業(yè)自主化發(fā)展，并通過國際合作與市場多元化降低風(fēng)險，構(gòu)建更具韌性的集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

面對集成電路產(chǎn)業(yè)的諸多挑戰(zhàn)，芯片設(shè)計上云和云平臺的應(yīng)用正成為破局之道。云平臺通過靈活調(diào)用計算資源、降低成本、提升效率，為芯片設(shè)計提供了更高效、安全的解決方案，同時結(jié)合AI調(diào)度優(yōu)化，顯著加速設(shè)計進(jìn)程。在ICCAD大會上，速石科技展示了其領(lǐng)先的融合智算研發(fā)平臺，我們也有幸采訪到了速石科技首席技術(shù)官張大成，深入探討了這一領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

張大成指出，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芯片設(shè)計正從單一模塊設(shè)計逐步邁向系統(tǒng)級設(shè)計。這一趨勢對芯片設(shè)計企業(yè)提出了更高的要求，尤其是在EDA工具與CAE仿真工具逐步融合的背景下，研發(fā)平臺的功能和交互方式需要進(jìn)行重大革新。

以往EDA工程師更多專注于數(shù)字設(shè)計或模擬設(shè)計的流程，但在新的系統(tǒng)設(shè)計時代，設(shè)計工作需要同時考慮電磁、結(jié)構(gòu)、電源完整性、功耗完整性等多維度因素。例如，在SOC與Chiplet的2.5D或3D封裝中，結(jié)構(gòu)仿真、電磁仿真和電源仿真等任務(wù)變得尤為重要。這種多學(xué)科融合的設(shè)計需求，對傳統(tǒng)的工具流（flow）和設(shè)計流程提出了巨大挑戰(zhàn)。

今年行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了諸如Snowflake收購Streamlit和Cadence收購Beta CAE等重要并購事件，進(jìn)一步印證了這一融合趨勢的加速發(fā)展。速石科技敏銳地捕捉到這一行業(yè)變化，并推出了融合型研發(fā)設(shè)計平臺。這一平臺整合了芯片設(shè)計的前后端仿真、結(jié)構(gòu)仿真和電磁仿真等功能，幫助企業(yè)客戶實現(xiàn)從芯片到系統(tǒng)的一體化設(shè)計。

AI智算賦能，提升復(fù)雜仿真效能

在芯片的設(shè)計研發(fā)過程中，整個流程從定義產(chǎn)品的功能需求開始，經(jīng)過一系列的設(shè)計、驗證、仿真、調(diào)試、優(yōu)化，最終實現(xiàn)高效完成。這其中，結(jié)合速石科技的AI模型調(diào)度和資源管理方案，能夠確保整個流程更加智能和高效。

首先，整個研發(fā)流程起始于產(chǎn)品特性SPEC的定義。這個階段，工程師根據(jù)市場需求和應(yīng)用場景確定芯片的具體功能，比如需要設(shè)計GPU、CPU、MCU（微控制器）、DPU（數(shù)據(jù)處理單元）等核心模塊，還可能涉及到WIFI、5G通信、藍(lán)牙、存儲卡、激光雷達(dá)、AI控制芯片、顯示控制等關(guān)鍵功能模塊。通過對產(chǎn)品功能需求的精確定義，這一步為后續(xù)設(shè)計提供了清晰的方向。

接下來進(jìn)入研發(fā)管理階段，這是整個流程的核心部分。研發(fā)管理環(huán)節(jié)包括多個技術(shù)復(fù)雜的子流程：

設(shè)計仿真是第一個重要環(huán)節(jié)，包括模擬、數(shù)字電路的設(shè)計和射頻仿真，確保芯片在理論上可以實現(xiàn)所需功能。這一步依賴于一系列高精度設(shè)計工具，比如Virtuoso、Verdi、SpyGlass等，這些工具幫助工程師優(yōu)化電路設(shè)計、檢查邏輯錯誤。

隨后是制造仿真，這是從芯片設(shè)計到物理實現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工程師會進(jìn)行物理建模、電磁場分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，以及多物理場的綜合分析，確保設(shè)計可以在實際的制造環(huán)境中實現(xiàn)。這一過程中，工具如CST、HFSS、COMSOL等被廣泛應(yīng)用，用于分析復(fù)雜的熱、力學(xué)、電磁性能等。

在整個研發(fā)管理階段，反復(fù)迭代、優(yōu)化是關(guān)鍵，確保設(shè)計滿足SPEC定義的所有要求。

由于研發(fā)流程中的計算任務(wù)極其復(fù)雜，特別是在仿真階段需要消耗大量計算資源，這時速石科技提供的AI計算優(yōu)化模型就派上用場了。速石科技通過一套專用的AI調(diào)度框架，實現(xiàn)研發(fā)任務(wù)的智能管理和資源優(yōu)化。

“這個過程里面就是有一個自主訓(xùn)練的AI模型，跟EDA工具緊密結(jié)合。我們可以去學(xué)習(xí)他們的歷史仿真任務(wù)和作業(yè)特性、任務(wù)的特性和產(chǎn)品類型的數(shù)據(jù)，編譯成他們自己的模型，這個模型會應(yīng)用到他們自己的研發(fā)平臺里面，幫他們從頂端，設(shè)計源頭告訴他們，你今天設(shè)計一個simulation，你做仿真的話，不需要再看這邊多少機(jī)器資源，多少CPU，多少核可以用，完全不需要?！睆埓蟪山忉尩?，“其實從底層的角度來看的話，我們還可以增加異構(gòu)資源的一些管理，比如GPU卡，結(jié)合一些機(jī)器作為服務(wù)器，再結(jié)合速石科技的國產(chǎn)變速器，提供完整的解決方案，那AI這塊兒就是在其中和EDA工具和業(yè)務(wù)的屬性緊密結(jié)合的模式?！?

據(jù)悉，速石的AI模型調(diào)度系統(tǒng)接入研發(fā)流程后，利用MLOps平臺不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化模型，并將優(yōu)化后的模型用于研發(fā)計算中的任務(wù)調(diào)度。這個調(diào)度系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：

· 首先是Fsched資源配置，它能夠智能地分配CPU、GPU、內(nèi)存等計算資源，確保計算任務(wù)始終能夠高效運(yùn)行。

· 隨后，F(xiàn)sched任務(wù)調(diào)度實時調(diào)整任務(wù)的優(yōu)先級，根據(jù)不同任務(wù)的重要性和資源需求靈活安排。

· 最后是Fsched任務(wù)監(jiān)控，實時跟蹤任務(wù)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)和解決運(yùn)行中的瓶頸問題。

這些調(diào)度能力背后，依托于龐大的計算資源池，包括計算隊列、CPU核心、GPU卡、內(nèi)存以及硬件仿真器等，甚至可以靈活調(diào)用混合云計算的資源。這樣，研發(fā)團(tuán)隊可以專注于芯片設(shè)計本身，而無需擔(dān)心計算資源不足或調(diào)度效率低的問題。

最終，這套系統(tǒng)讓整個研發(fā)流程從定義產(chǎn)品到完成驗證的每一步都更加智能化和高效。通過優(yōu)化資源分配、提升計算效率，速石科技的方案不僅加速了芯片研發(fā)進(jìn)程，還顯著降低了計算成本，為研發(fā)團(tuán)隊節(jié)省了時間和資金。

芯片上云的現(xiàn)狀與未來：從“熱度高漲”到“務(wù)實需求”

在芯片設(shè)計復(fù)雜度不斷提升、研發(fā)成本居高不下的背景下，云仿真逐漸成為推動行業(yè)創(chuàng)新的重要技術(shù)手段。當(dāng)前，盡管中國IC設(shè)計企業(yè)的整體數(shù)量未達(dá)預(yù)期，但對高精度設(shè)計和復(fù)雜研發(fā)的需求依然旺盛。特別是創(chuàng)新型IC設(shè)計公司，面臨巨大的資源壓力，如何以最小的投入完成高性能芯片的開發(fā)，成為關(guān)鍵問題。

近年來，云平臺的使用模式也發(fā)生了顯著變化。2021至2022年是芯片設(shè)計公司上云的高峰期，但經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化使企業(yè)的云計算使用從“高熱度”轉(zhuǎn)向“務(wù)實化”。如今，云仿真更多被用于解決突發(fā)性和緊急性的計算需求，通過靈活調(diào)用資源，企業(yè)能夠以更低的成本快速完成仿真任務(wù)，并在緊迫的研發(fā)進(jìn)度中獲得及時反饋。張大成提到：“未來，云仿真的應(yīng)用會更加務(wù)實，企業(yè)會專注于用云解決突發(fā)的高需求場景，以提升效率的同時嚴(yán)格控制成本?！?

此外，芯片設(shè)計中日益增長的計算需求也催生了混合云架構(gòu)的興起。單機(jī)仿真能力已經(jīng)無法滿足大規(guī)模仿真任務(wù)的要求，而速石科技提出的混合云解決方案實現(xiàn)了本地平臺與云端資源的無縫銜接。這一架構(gòu)不僅能動態(tài)獲取計算資源，還能夠在計算完成后確保數(shù)據(jù)安全回歸本地。具體而言，無論是高性能計算節(jié)點(diǎn)還是小型計算機(jī)，速石科技都能根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)需求靈活調(diào)度資源，從而在成本與效率之間取得最佳平衡。這種混合云架構(gòu)，特別適用于企業(yè)應(yīng)對周期性高峰任務(wù)或突發(fā)性需求，成為芯片設(shè)計研發(fā)中的有力補(bǔ)充。

速石科技在自主研發(fā)上的成就也值得關(guān)注。其核心產(chǎn)品Fsched調(diào)度器，經(jīng)過多年研發(fā)，已成為一款完全可控的國產(chǎn)調(diào)度器，能夠替代國際主流產(chǎn)品RDM的功能。這不僅實現(xiàn)了調(diào)度器的自主可控，也填補(bǔ)了國產(chǎn)替代的技術(shù)空白，為芯片設(shè)計企業(yè)在研發(fā)中的成本優(yōu)化和技術(shù)安全提供了保障。速石科技通過這一產(chǎn)品的落地，展現(xiàn)了其在國產(chǎn)化技術(shù)上的持續(xù)突破和深耕能力。“我們花了四五年時間研發(fā)Fsched，能夠完全替代國際主流調(diào)度器，這是一種從無到有的努力，也是一種堅持，”張大成說道，“這款產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)被廣泛驗證，我們對國產(chǎn)化的未來充滿信心。”

值得一提的是，近年來，速石科技攜手深信服、芯啟源、沐曦等國產(chǎn)硬件廠商，以及芯華章、芯和、阿卡思等工業(yè)軟件廠商，深度合作打造了覆蓋底層IT基礎(chǔ)架構(gòu)到上層應(yīng)用軟件的小型信創(chuàng)生態(tài)體系。通過整合國產(chǎn)工具鏈資源，速石科技為行業(yè)用戶提供了全方位、一站式的信創(chuàng)解決方案，有力幫助客戶應(yīng)對當(dāng)前地緣政治帶來的技術(shù)和供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)。

更重要的是，速石科技敏銳地捕捉到了芯片設(shè)計從單一設(shè)計向系統(tǒng)級設(shè)計轉(zhuǎn)型的趨勢。隨著EDA工具與CAE仿真工具的逐步融合，芯片設(shè)計企業(yè)在進(jìn)行SOC和Chiplet設(shè)計時，需要同時考慮電磁、結(jié)構(gòu)、功耗完整性等多維度因素。速石科技通過一體化的技術(shù)平臺，為企業(yè)提供從工具到系統(tǒng)的全面支持，助力客戶應(yīng)對復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計的挑戰(zhàn)。“未來的設(shè)計平臺一定是面向系統(tǒng)級設(shè)計的，這是整個行業(yè)發(fā)展的方向，”張大成強(qiáng)調(diào)，“速石科技希望通過技術(shù)能力幫助客戶實現(xiàn)從工具到系統(tǒng)的全面升級?！?

寫在最后

速石科技的云仿真解決方案不僅滿足了當(dāng)前芯片設(shè)計企業(yè)對靈活性和成本控制的需求，還通過混合云架構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢，為行業(yè)探索出了更高效的研發(fā)模式。在國產(chǎn)化背景下，速石科技的技術(shù)突破也為國內(nèi)企業(yè)提供了一個重要的自主可控方向。從仿真到調(diào)度，從工具到系統(tǒng)，速石科技正在為芯片設(shè)計行業(yè)的未來注入新的動力?！霸品抡媾c自主技術(shù)是芯片設(shè)計企業(yè)邁向未來的關(guān)鍵?！睆埓蟪煽偨Y(jié)到，“能多做一點(diǎn)，就多做一點(diǎn)。我們希望用自己的技術(shù)和方案，幫助企業(yè)走得更遠(yuǎn)?！?