CAD赋能芯片设计，保障芯片项目研发

在12月27日于厦门举办的2022中国集成电路设计业年会 (ICCAD 2022)EDA与IC设计论坛上，摩尔精英IT/CAD技术总监梁尚锋发表了《CAD赋能芯片设计》的专题演讲，分享了摩尔精英的IT/CAD设计平台解决方案。

以下根据梁尚锋现场演讲整理：

会上，梁尚锋从当前芯片设计行业现状出发，解析如何通过专业的IT/CAD服务或者职能，保证有效地对芯片开发环境进行优化，最终实现配合及保障芯片项目研发进度。

英国作家狄更斯在《双城记》中有一句名言：这是最好的时代，也是最坏的时代。用它来描述当前中国半导体行业现状是再合适不过了。我这儿有两张图，数据稍老一点儿。截止到去年7月，中国芯片行业从业人数20万左右，现在这个数字可能要到25万左右了；中国芯片企业数量也在猛增。

看起来像是欣欣向荣的“大时代”，但背后也潜藏着危机。芯片行业的一个现状是头部公司占领绝大多数市场份额，其它众多小公司分享剩下为数不多的市场。中国TOP10的IC设计公司也只占领为数不多的市场，那新增的众多的初创小公司怎么办？这里是一片红海，也是一个大浪淘沙的过程。狭路相逢勇者胜，你胜出了，才会拥有广阔天地；失败了，只能被拍在沙滩上。

摩尔精英作为“一站式芯片设计和供应链平台”，来助力中国IC设计公司在激烈的竞争中快速胜出，真正实现让“中国没有难做的芯片”。IC设计公司创立初期，巧妇难为无米之炊，做芯片设计，首先得有设计环境，摩尔精英IT/CAD业务可以提供高效的芯片设计平台部署以及技术保障，这是一个交钥匙工程；摩尔精英同时为客户提供平台化、定制化、产品化的芯片设计服务、流片服务、封装服务、测试服务、产品工程及量产管理服务和半导体教育培训服务，帮助客户加速和差异化产品量产，提升研发和运营的效率，降低踩坑和失败的风险。通过“一站式芯片设计和供应链平台”，结合自有封测工厂和设备的快速响应能力，给有多样化、定制化芯片需求的芯片和终端公司，提供高效的“从芯片研发到量产一站式交付”的解决方案。从而实现“让中国没有难做的芯片”这一愿景。

摩尔精英从2018年开始启动IT/CAD业务，到现在为止，我们共服务了约130家中国芯片设计公司。在有幸服务这么多本土芯片公司之后，我们把自己的经验和观察到的国内芯片设计平台的现状，总结成这张“走向深蓝”的图——我国本土芯片公司设计平台的普遍情况。比起国际一流水平，毫不夸张的说，有三十年的差距。

我们看到很多初创公司的IC设计平台还处在0阶和1阶的水平，0阶是一个标准的单机模式的芯片设计环境，网络架构方面简单的区分内网、外网；几个研发人员攒一台服务器，就开始研发了。把所有的工具都安装在这一台机器上，建立几个用户，把设计数据也保存在这一台服务器上；随着公司规模的增长，这种单机模式的弊端就越来越明显。研发人员增多后，一台服务器不够用了，需要再次采购新的服务器，在新服务器上重复建用户、安装软件等过程；在芯片Tape-out前资源相对比较吃紧的时候还会发现大多数人都挤在一两台服务器上争用资源；而其它服务器又相对空闲，没有多少人使用；为什么会有这种情况发生呢？这是单机模式的天生缺陷；人多的机器上可能能跑较新的比较好用的工具，你换一台机器，你的job就不能跑了；所以大家都挤在少量机器上，整个设计平台的整体资源利用率并不高。

我们看到国际一流水平是处在5.0的阶段，国内top 10的公司暂时也没有做到。5.0阶段我们看到会是一个Paas/Saas/IaaS化的服务平台，看起来比较抽象是吧？在这儿，我可以具体举一个例子和大家分享一下5.0时代的芯片设计平台建立场景。比如一个项目经理要做一颗T22工艺的芯片，他需要50T可用空间，需要500个cpu core,需要50个S家vcs/fm/icc等工具的license；需要T家22的数字library, S家DWC的IP等；他可以登录这个Paas化的平台,点几下鼠标，然后等待一两个小时等待系统给他分配到他要的所有资源，包括上述的工艺库，IP, EDA，硬件资源等，他就可以直接开始带领团队进行研发了。等芯片流片了，量产了，财务部门也可以在该系统上拉取他们团队真实使用的资源数据，便于成本统计和分析。

5.0目前还只是一个展望；我们在努力向这个方向努力，也在尝试做摩尔云去实现这个伟大目标，但我们还刚刚起步。现在我们给我们的客户提供的服务标准是处在3.0和部分4.0的阶段。我们会给我们的客户部署安全高效的三层网络架构，会部署标准化的高性能设计平台；确保每个job在任何一个计算节点上都能高效运行，并且计算结果是一致的；也会帮助我们的客户进行调优，结合芯片设计不同工种进行队列资源优化，充分利用集群性能；也会帮助我们的客户做数据的分类，优化管理；大家知道IC设计数据还是很有特点的,真正的设计数据会是海量的小文件，它需要更高级别的IO性能和数据安全防护；而仿真结果和波形文件以及数字后端的中间结果文件又是大文件，它对存贮的数据吞吐率有比较高的要求，但对数据安全性要求就会低很多；我们会协助我们客户的研发用户首先把数据分类做好，然后指导他们通过更改配置文件的方式，直接把仿真结果和设计数据存放在不同的存贮空间中；充分利用存贮的性能，来提升用户使用体验。比如仿真结果存放在ssd上，设计数据存放在SAS硬盘上等。

我们会把我们的经验分享给我们的客户，助力他们跨越和先进IC设计平台的差距，帮助他们打造一个高效、安全又最具性价比的IC设计平台来进行高效的研发，追赶国际先进水平，早日实现中国芯片设计弯道超车。

如果说国家在大力发展芯片行业，争取跨越和国际一流先进水平之间的鸿沟的话，IC设计相当于这个跨越天堑的桥梁，那IT和CAD就相当于这个桥梁的支柱。IT大家比较了解，CAD是做什么的呢？是AutoCAD吗？不是！这个行业中，有这么几种角色。芯片设计人员，是老板眼中的宝；IT人员，大家也比较熟悉，负责服务器、网络、存储、桌面系统等；但通常芯片设计人员不太懂IT的东西，这个行业又发展太快，很多IT是跨行业过来的，不懂芯片设计的东西，双方的需求差异就产生一个CAD服务的需求。

摩尔精英IT/CAD设计平台的核心是在做CAD服务，CAD服务包括6块服务内容，下面3块计算平台管理，主要是偏linux服务器管理，许可证管理主要是license管理，设计数据管理主要是存贮管理，在很多公司内部这三块儿是由IT兼管的。上面三块EDA工具管理、设计环境管理、设计流程管理通常由芯片设计人员兼管。如果有一个标准化的高效的CAD服务，是可以提升研发的效率的。在芯片设计中，CAD人员都能做些什么帮助研发提升效率呢？

在模拟芯片设计环境中，CAD可以帮助提供统一一致的设计环境和高效可靠的参数提取；在数字芯片设计环境中, CAD可以提供前、中、后端完整的设计flow以及数模混合仿真验证等。下面几张PPT展示了我们帮助客户实现的一些CAD环境和流程。

• 任意EDA工具的挂载和移除

• 不同版本的EDA工具自由切换

• 不同应用场景的EDA工具组合包

• 不同站点site之间的EDA统一管理

模拟芯片设计环境，提供一套统一的验证脚本，这套脚本：

• 全文本命令行模式 BATCH MODE

• 统一设定的选项设置，避免不同个体工程师的用户习惯差异导致项目风险

• 自动化数据准备过程，减少工程师的人工干预，提高效率同时降低出错概率

• 完整LOG数据记录，便于数据管理和追溯

数字芯片设计环境，统一的TCL语言的flow脚本，实现从rtl生成到验证的全流程。

摩尔精英IT/CAD设计平台服务提供行业专属IT/CAD服务，支持芯片设计全流程，让客户只用关注在芯片设计，我们帮客户打造一个高效标准的设计环境，让客户举重若轻。传统的IT公司（系统集成商）只能做IT基础架构这一小块，摩尔精英IT/CAD设计平台服务可以结合摩尔精英设计和供应链服务给芯片公司提供这样一个闭合的环，从IT基础架构，到EDA工具支持，到CAD支持，再到PDK和IP支持。

摩尔精英打造的芯片设计开发平台架构，是适用于芯片行业的最佳实践，将高性能计算、云计算、安全体系、CAD体系、数据管理、虚拟化平台等技术融合。这其中，CAD服务是架构的核心，我们对标国际先进芯片公司的CAD管理体系，支撑客户芯片设计和协作的高效顺利进行。具体包括咨询规划服务、集成交付服务（交钥匙工程）和技术保障服务；在每个项目交付之前完成一百多道质量检测，确保交付给我们客户的设计环境是正确无误的。

我们可以提供咨询规划服务（多年规划加战略规划）+集成交付服务（交钥匙工程）+技术保障服务；摩尔精英打造了行业内顶尖的IT/CAD及云计算服务能力，为芯片设计团队提供企业级IT基础架构及CAD技术服务，支持芯片设计的全流程，已为100多家芯片公司提供了芯片设计平台相关服务，获得了广泛的行业认可。

第一个是传统私有云平台案例。我们为客户提供了定制化的做了安全加固的三层架构，助力客户实现多站点高效协同。客户有多个站点，之间通过MPLS VPN高速连接，统一使用一个集中的数据中心资源，避免频繁的数据同步影响协作效率。

第二个案例是混合云案例。客户是一家AI公司，需要进行大型AI芯片开发，尽管已经有相当规模的本地私有化芯片设计高性能集群，在芯片Tapeout前还是觉得资源严重不足。我们帮助客户规划了混合云方案，在云端保留一个最小化的设计环境，但有完整的公共数据。在本地资源不足时，通过Cyclecloud自动在云端开启算力节点；计算结束后自动回收资源。成功帮助客户节约IT成本。

第三个案例是初创客户上云案例。近年来初创的IC设计公司有一个特点，人员规模少，但又分属于多站点，结合IC行业人才分布有深圳、北京、上海、成都等站点，每个站点人员相对都比较少。这样的客户比较适合使用纯云方案，不用建高标准的机房，完全使用公有云资源，每个站点只用部署基本的OA网络，可以接入云端服务器进行工作就好。纯云方案可以让初创客户更加的轻量化，更容易举重若轻，可以更灵活的搬家等。

结合我们多年的行业经验还为国内部分Top10客户做过一些咨询项目。帮助客户做了长期IT战略规划，并提供了详细的路径和方案，协助客户IT团队提升管理水平。