芯片上的“明珠”，需要怎樣的創(chuàng)新存儲？

　　申耀

　　眾所周知,作為芯片IC設計中不可或缺的重要組件,EDA(Electronic Design Automation)軟件是芯片制造最上游、壁壘最高的部分,它涵蓋了集成電路設計、布線、驗證和仿真等所有流程,被行業(yè)內稱為“芯片之母”、“芯片產業(yè)皇冠上的明珠”。

　　特別是過去十年,EDA軟件支撐著芯片設計從幾千顆晶體管到現(xiàn)在百億級晶體管的集成度,但在如今AI、智能汽車、5G、IoT等不同的細分領域得以發(fā)展的大時代下,EDA軟件面對的計算、存儲等架構都有了新的變化,因此需要全新的軟硬件架構的迭代和進化,才能進一步提升設計和驗證效率,降低技術門檻的和縮短項目周期。

　　以EDA的存儲平臺為例,今天一個常規(guī)芯片的設計項目存儲容量需求就約300TB到500TB,而一個大規(guī)模芯片設計項目存儲容量需求達2PB以上。

　　而對于這種海量文件訪問、存取的要求和幾年前對比,都有了根本性的變化。要求存儲架構的可靠性與可擴展性必須要滿足今天、明天EDA用戶的業(yè)務規(guī)模。

　　在此背景下,2020年6月,戴爾科技集團發(fā)布了專為非結構化數(shù)據(jù)而生的戴爾易安信PowerScale。

　　采用PowerScale OneFS操作系統(tǒng)的PowerScale節(jié)點和Isilon節(jié)點可以組成強大、統(tǒng)一的內嵌數(shù)據(jù)生命周期管理的存儲平臺,為非結構化數(shù)據(jù)存儲樹立了新的標桿。

　　*PowerScale由英特爾®至強®處理器提供支持,該處理器采用軟件定義的基礎設施和敏捷云架構,為PowerScale提供了卓越的性能和效率,可加速要求嚴苛的文件工作負載,使企業(yè)發(fā)揮數(shù)據(jù)資本的價值,加速業(yè)務的數(shù)字轉型。

　　同時,針對EDA行業(yè)的需求,PowerScale更以橫向擴展的存儲架構,以及高性能、高擴展、高可靠能力完美解決了EDA行業(yè)存儲性能、容量高速增長的需求,能夠幫助EDA客戶提早實現(xiàn)“time to market”,顯著增加芯片設計公司利潤, 減低整體支出成本,達到最佳的ROI投資報酬率。

　　根據(jù)IBS的數(shù)據(jù)顯示,2019年中國半導體市場的規(guī)模為2122億美元,到2030年將增長至5385億美元,這一增幅將“傲視全球”,相信隨著中國芯片設計產業(yè)進入快速發(fā)展的“黃金期”,PowerScale也會以其創(chuàng)新的產品和解決方案,推動國內芯片設計產業(yè)邁入一個全新的時代。

　　EDA存儲平臺的全新挑戰(zhàn)

　　可以看到,隨著“新基建”的提速以及產業(yè)數(shù)字化的推進,目前國內各行各業(yè)對芯片數(shù)量的需求將越來越大,對芯片種類和功能的要求也越來越多樣化,這也快速帶動了覆蓋從芯片設計到制造全流程的EDA行業(yè)的發(fā)展。

　　在戴爾科技集團非結構化數(shù)據(jù)解決方案事業(yè)部銷售策略及業(yè)務拓展資深經(jīng)理李海看來,整個芯片的生產設計制造環(huán)節(jié)中,把芯片研發(fā)工程師的設計智慧轉化為實際產品中最重要的一個就是EDA。

　　利用EDA工具,芯片研發(fā)工程師可以實現(xiàn)將芯片設計、性能分析、仿真、驗證、設計出IC版圖等全流程操作。

　　但是,在“摩爾定律”的推動下,對于EDA設計工具的要求一直是隨著芯片設計的復雜度而同步增長的,此外無論是在設計還是測試等不同階段,隨著晶體管集成度越來越高,設計的復雜度也在不斷提升,這也對計算及存儲平臺提出了更高的要求。

　　一方面,在芯片設計階段,工程師會把源文件編譯為芯片模型來完成芯片設計,然后通過在大型計算集群中分發(fā)任務來驗證芯片設計,在整個前端設計過程中,工程師往往需要不斷改進設計,整個過程需要多次迭代,這就使得前端設計階段會生成大量仿真工作,而創(chuàng)建、調度和執(zhí)行build和仿真作業(yè)的效率,將決定芯片推向市場所需的時間。

　　不過,由于芯片設計工作復雜度極高,很多大型芯片設計公司在前端設計過程中,會利用數(shù)千臺工作終端同時進行設計工作,這就涉及到數(shù)百萬個小文件的密集讀寫,這就需要存儲有著極高的IOPS。

　　另一方面,在測試驗證階段,芯片設計公司會把無數(shù)的小文件匯總到一個大文件之中,EDA軟件再針對大文件進行各種各樣的模擬仿真,這個過程也將產生大量的工作負載,體現(xiàn)在存儲上,就是吞吐量的要求很高。

　　第三方數(shù)據(jù)顯示,芯片公司在設計過程中,對元數(shù)據(jù)調用(包括GETATTR,ACCESS和LOOKUP)占所有調用的85%以上,而“讀取”和“寫入”不到15%。不僅如此,目前芯片設計階段涉及的所有作業(yè)的輸出都可能產生TB級乃至PB級的數(shù)據(jù)。

　　因此,結合前期芯片設計和后期測試驗證兩個階段IO訪問特點來看,EDA場景需要一個具備高性能、高吞吐量、靈活可橫向擴展的企業(yè)級NAS存儲平臺。

　　最大化釋放EDA軟件潛能

　　而作為真正的企業(yè)級橫向擴展NAS平臺,PowerScale則可以滿足EDA應用中大規(guī)模計算集群以文件方式并行訪問數(shù)據(jù)的需求,它能夠在保證EDA文件存取的高性能要求下,可將單個文件系統(tǒng)中容量從數(shù)TB擴展到數(shù)十PB容量。

　　此外,業(yè)界領先的數(shù)據(jù)保護功能可防止硬件故障以及用戶數(shù)據(jù)損壞,大數(shù)據(jù)、AI等支持特性更使得PowerScale成為EDA行業(yè)客戶最佳存儲架構。

　　從性能維度看

　　PowerScale可提供4到252個節(jié)點橫向擴展硬件架構,通過不斷擴展的命名空間,它可以在EDA高性能計算工作負載下實現(xiàn)文件共享,歸檔和臨時存儲需求,由此最大限度地消除了文件服務器被動堆積和性能瓶頸,同時簡化了管理,備份和災難恢復操作。

　　在此基礎上,PowerScale的全閃陣列也可以線性地擴展性能和容量,這就使EDA行業(yè)客戶能夠從兼容存儲要求的基礎架構入手,而無需過度購買性能或容量以供將來使用,因此無論是EDA客戶的前端設計和軟件構建,以及后端仿真和驗證都可以在性能上無懼挑戰(zhàn)。

　　例如,單個PowerScale群集可以從小開始,并且可以輕松擴展到數(shù)十PB,系統(tǒng)可自動調配容量,監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況,并快速自我修復任何故障。新增擴容的存儲節(jié)點可以在大約60秒內添加到群集中,無需停機,使升級變得簡單、彈性和可預測,而不會增加復雜性或影響產品上市時間。

　　從管理維度看

　　PowerScale存儲解決方案還提供基于策略的自動存儲分層,以便隨著數(shù)據(jù)老化或價值降低,自動將數(shù)據(jù)移動到成本更低的層, 包括選擇云存儲選項。

　　這使EDA客戶能夠為其要求最苛刻的應用程序保留最高性能的存儲, 從而減少資本支出并優(yōu)化存儲資源。

　　同時,通過PowerScale群集提供的混合存儲方案,客戶也可以利用All Flash+SATA來達到最佳性能與成本組合, 實現(xiàn)EDA數(shù)據(jù)環(huán)境下最佳的備份、歸檔解決方案。李海表示:

　　“

　　PowerScale Flash全閃存系列產品中,基于高效算法和專用硬件的數(shù)據(jù)壓縮與去重提高了客戶的存儲利用效能,從而提高解決方案的有效存儲容量,降低存儲成本。

　　此外,PowerScale的平均磁盤利用率超過80%,是目前市場上最高效,最具成本效益的存儲解決方案之一。

　　”

　　從可靠維度看

　　PowerScale存儲平臺同樣具有極佳的高可用性,具有高達N+4的冗余,并提供經(jīng)過驗證的企業(yè)級數(shù)據(jù)備份和災難恢復選項。

　　更為重要的是,無論是EDA性能、Hadoop性能、 AI性能還是傳統(tǒng)IO性能上, 戴爾科技集團都驗證過,也都做過實際POC,最大化地保證了存儲平臺的可用性。

　　也正因此,全球前20名半導體公司中有80%都是PowerScale的客戶。國際最知名研究機構Gartner連續(xù)5年發(fā)布的《分布式文件系統(tǒng)和對象存儲魔力象限》報告中,戴爾科技集團都一直高居榜首,遠高于競爭對手。

　　從應用維度看

　　PowerScale也能完美配合Hadoop/Spark大數(shù)據(jù)的就地分析。由于PowerScale支援原生的HDFS,同時無需加裝Gateway或Agent,這就使得EDA行業(yè)客戶在原有數(shù)據(jù)集合上就可以立即實現(xiàn)Hadoop大數(shù)據(jù)分析,無需任何數(shù)據(jù)導出和遷移。

　　更為關鍵的是,隨著EDA從自動化邁向智能化成為新的趨勢,PowerScale也可搭配完整而彈性的AI解決方案,不論是GPU Deep Learning或是CPU Machine Learning,都可基于同一個數(shù)據(jù)湖,妥善解決數(shù)據(jù)管理的問題。

　　客觀地說,芯片設計公司從最初的芯片設計到最后的流片,其間需要大量的存儲資源來實現(xiàn)設計仿真和功能的驗證,而PowerScale以其高性能、高擴展、高可靠,支持新應用的能力,最大化地釋放了EDA軟件和工具的潛能,真正幫助芯片設計公司提升芯片設計效率,縮短研發(fā)周期,加速產品上市時間,由此搶占更大的市場機會。

　　加速中國邁入全“芯時代”

　　我們知道,在長達大約18個月的芯片設計周期中,芯片設計公司每個階段所用到的設計工具的數(shù)量和種類都不盡相同,而如果購買完整的芯片設計工具來設計芯片,可能會成本昂貴且極有可能造成資源的浪費,因此過去幾年不少中小芯片設計公司也在嘗試“EDA上云”。

　　對此,李海認為,云架構對于那些IT資源匱乏,對EDA設計工具一年中使用高峰僅1到2個月的初創(chuàng)芯片公司頗具吸引力,但對中型和大型芯片設計公司而言,就是另外一個故事。

　　特別是上規(guī)模的芯片設計公司,EDA工作負載往往復雜而多樣,算力和存儲的彈性僅僅是用戶需要考慮一個方面,另外還有安全,網(wǎng)絡、軟件許可證、流程與資源調配等問題。

　　從業(yè)界一些嘗試來看,盲目上云的成本不僅往往會超過之前用戶的預期,而且對用戶實際業(yè)務效率的提升也不盡如人意。所以,建議用戶根據(jù)自身不同的EDA工作負載,選擇最合適自己業(yè)務模式,在這種情況下,混合云架構很可能是EDA行業(yè)將來的趨勢和方向。

　　PowerScale不僅可以在及本地私有云方式運行,還可以無縫連接入云,以及采用全面云托管的方式,滿足各種混合云環(huán)境的部署需求,具體而言:

　　01

　　PowerScale在中國市場引入了“按需付費”的新模式,它可以讓EDA客戶在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和私有云擁有類似公有云的消費模式和靈活敏捷的彈性,在極大降低客戶運營成本的同時,也重新定義了客戶通往混合云的新路徑。

　　02

　　PowerScale多協(xié)議數(shù)據(jù)湖特性,使得EDA用戶不僅可以使用傳統(tǒng)的NFS、SMB、HDFS、HTTP、NDMP和FTP等協(xié)議,更可以以S3、REST訪問同一個文件,構建一個私有云應用和公有云應用的混合負載場景。

　　03

　　對于芯片設計公司而言,IP的安全性往往維系公司的生存,完全的云托管帶來了相當大的不確定性。而PowerScale集群獨有的“N+M”保護機制,可實現(xiàn)高于RAID5,RAID6的數(shù)據(jù)保護,則可以更好地為EDA客戶的數(shù)據(jù)保護工作提供最大化的保障能力。

　　04

　　在5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的推動下,EDA設計和驗證的應用場景也比以往更加廣泛,Hadoop大數(shù)據(jù)分析、AI與機器學習的新興業(yè)務場景不斷涌現(xiàn),而PowerScale的Scale-out架構與多協(xié)議數(shù)據(jù)湖能力,保證了這些新興應用的可靠性與可用性。

　　與此同時,最新推出的DataIQ數(shù)據(jù)管理軟件,擺脫了傳統(tǒng)IT管理軟件往往只能管理硬件設備的局限,使得用戶業(yè)務部門以Saas體驗來管理并操作海量數(shù)據(jù)文件。

　　該管理軟件可以輕松與PowerScale 、Isilon和ECS集成之外, 還可兼容其他異構平臺(NAS、對象存儲、公有云),這樣客戶可以快速搜尋,標簽自己的海量非結構化數(shù)據(jù)文件,并可以根據(jù)成本來管理, 遷移各種數(shù)據(jù)文件,達到最佳TCO。

　　總的來說,PowerScale以其獨特的優(yōu)勢,為芯片設計公司提供了橫向擴展的無限存儲資源池,還能以“按需付費”的創(chuàng)新方式降低總體成本與投入,更能夠為這些IP資產提供最為關鍵的“保駕護航”的能力。

　　這對加速整個中國的芯片設計產業(yè)將起到至關重要的作用,不僅會為未來行業(yè)的轉型發(fā)展奠定關鍵基礎,也會推動整個中國芯片設計產業(yè)邁入全新的時代。

　　戴爾科技集團

　　UDS云上圖書館上線啦

　　作為全球半導體聯(lián)盟(GSA)的成員之一,戴爾科技致力于解決半導體行業(yè)的業(yè)務難題并塑造半導體行業(yè)創(chuàng)新的未來。

　　如果您想了解如何解決半導體設計與制造行業(yè)的數(shù)據(jù)難題,請點擊閱讀原文,或后臺回復“EDA”,獲取UDS EDA行業(yè)電子書——《塑造半導體設計與制造的未來》,觀看現(xiàn)代基礎架構如何幫助電子產品制造商以更低的風險和成本加快創(chuàng)新。

　　相關內容推薦：戴爾易安信 PowerMax |為智能制造提供創(chuàng)新存儲解決方案