亚马逊云科技：云计算赋能企业数字化转型，推进芯片设计产业链创新

2022年8月17日，在由AspenCore主办的“2022中国IC领袖峰会”上，亚马逊云科技大中华区行业业务拓展总监叶明，介绍了亚马逊云科技的云端EDA设计方案如何为芯片设计公司减少风险、加快流片速度、提高设计效率。

亚马逊的实践：芯片设计可在云端完成

亚马逊不仅是全球最大的电商平台，也是半导体产业链的重要一员。近年来，亚马逊旗下云计算服务平台——亚马逊云科技凭借在云计算领域的优势，建立起全球最大规模的云基础设施。

叶明介绍说：“为了给客户提供更直接的价值，我们也为自己的云中心服务设计、开发了很多芯片，其中所涉及到的系统包括——用于基础架构和虚拟化提高的系统、服务器芯片训练系统、机器学习和推理系统等。”

亚马逊现在的芯片设计团队，由该公司原本的芯片设计团队与Annapurna Labs团队融合而成。前者与2015年并购了后者，在许多业内人士眼中，这起交易是亚马逊最成功的交易之一。通过回顾亚马逊芯片设计团队的发展史，我们也看到了芯片设计从本地迁移到云端的全过程。

• 2011年，Annapurna Labs成立，该公司基于以色列的本地数据中心创建，是一家为超大规模数据中心和边缘计算设计基于Arm架构芯片的厂商；
• 2014年，亚马逊芯片研发部门成立；
• 2015年，亚马逊以3.5亿美元收购以色列芯片公司Annapurna Labs。
• 2016年，亚马逊的芯片设计流程逐渐从混合架构迁移到全云端设计；
• 2017年，亚马逊云科技正式推出Nitro，将网络、存储和安全任务卸载到基于Arm架构的专用设备上，此时亚马逊逐步减少本地数据中心。
• 2019年底，亚马逊云端实现完整的SoC开发，并推出了7nm工艺的CPU芯片（Graviton2），至此亚马逊的本地数据中心仅用于模拟器。

据叶明的介绍，从2016年开始把亚马逊的芯片设计流程，从混合架构迁移到全云端设计，到2019年底推出7nm CPU（Graviton2）。亚马逊凭借自己在芯片设计行业积累的经验和实践，帮助芯片设计企业把芯片设计迁移到云端。

支持跨区域团队设计协同

2021年12月，亚马逊在Graviton2的基础上推出了Graviton3，这是基于Arm架构的第三代Graviton处理器。Graviton3采用了5nm制程，Chiplet小晶粒设计（7颗晶粒），内部包含550亿个晶体管，单核性能比Graviton2提升了25%以上。另外，Graviton3也是首个支持DDR5系统的芯片，其内存带宽比Graviton2增加了50%。

除了优秀的处理器芯片之外，亚马逊云科技分布在全球各地的基础设施，能支持跨区域团队设计协同。凭借全球基础设施的部署，芯片设计公司可链接亚马逊云科技分布在全球的设计团队。

据了解，亚马逊云科技在全球26个独立区域均有基础设施，每个独立区域还包含了多个可用区，这些可用区在物理上相互隔离，即使某个可用区出现了无法服务的情况，也不会影响其他可用区的正常运营。同时，通过覆盖全球的高冗余100Gbps网络，亚马逊云科技也能全球客户提供高可靠、低延时、高吞吐量的网络连接。

“我们能保证各设计团队之间，不会因算力瓶颈而出现任务排队的情况。在云端几乎无限算力的支持下，助力芯片设计企业缩短验证和流片的周期。”叶明表示。

灵活的云端EDA设计方案

为了应对芯片设计公司多样化的需求，亚马逊云科技联合半导体产业合作伙伴，共同打造了多种灵活云端EDA设计方案，包括全云设计环境、混合模式设计环境、SaaS模式设计环境。

全云设计方案适用于项目流片周期很紧，又缺乏本地机房的芯片设计企业。全云能实现高效全流程设计和验证，提供从RTL到GDSII的全流程设计和验证。

混合模式设计方案适用于正在设计数字化SoC芯片的企业。物理验证阶段后期需要大量算力，本地数据中心资源可能会成为瓶颈，混合式架构能充分借鉴云上算力和本地资源，来满足对峰值算力的要求，并加速芯片Sign off（签核）周期。

SaaS模式设计方案适用于缺乏IT资源运维高性能计算或设计的初创公司。通过一站式EDA设计服务，帮助初创公司把资源和精力集中在创新上，而非维持大IT团队运维复杂系统上。

灵活计价模式带来最优成本

在云端EDA设计方案计价方面，亚马逊云科技还能提供灵活的计价模式。芯片设计公司可根据自身项目周期及IT资源需求规划，来优化组合以实现成本的最小化。

其中，按需计算实例按秒支付计算资源费用，无需长期承诺，对于常规性、计划性的算力需求，可采用这种模式；在设计后段物理验证阶段，需要峰值计算时可采用预留计算模式，这个模式在计算资源价格上有显著优势；竞价闲置EC2（弹性计算云）计算实例，可以获得相对按需资源最高达90%的折扣。

叶明还分析了亚马逊云科技为一家企业做的本地与混合架构三年TCO（总拥有成本），直观地展现了灵活计价模式可以带来的总成本优化。云上混合设计模式能降低42%的总拥有成本，帮助该企业经营从Capex（资本性支出，一般指资金或固定资产、无形资产、递延资产等资产的投入）走向Opex（运营支出，指企业的管理支出、办公室支出、员工工资支出和广告支出等日常开支）。值得注意的是，采用灵活的优化配置，还能在原本已降低42%的基础上，进一步降低总拥有成本。

如今，亚马逊云科技正联合上下游生态合作伙伴建立产业链互信协同。产业互信协同安全平台致力于为芯片设计厂商提供集设计、验证、流片和计算资源为一体的服务，帮助芯片设计企业减少风险、加快流片速度、提高设计效率。叶朋透露说：“我们已经与全球主要的EDA厂家建立起密切的合作，我们的方案也得到了晶圆制造厂的安全认证，同时我们还与合作伙伴在中国打造了EDA设计方案和良率分析方案。”

EDA“上云”应用案例介绍

云端EDA设计方案在应用方面已经有了一些代表性案例，叶朋介绍了Arm和NXP（恩智浦）两家公司的使用情况。

Arm在亚马逊云端应用基于Arm内核的服务器，大幅缩短了K库运行周期，助力提升设计效率且改善能成本。Arm还能从云上获得以下收益：按需快速扩展EDA运行集群所需要的服务器核数，能从5000核拓展快速扩展到30000核；可有效避免资源需求预测不精准造成的资源浪费；灵活支持创新和实验类项目；在运行基于Arm为内核的Graviton2时可降低30%的成本。

亚马逊云科技与NXP（恩智浦）的合作始于2017年，借助亚马逊云科技高弹性算力，恩智浦获得了按需同时推进多个项目的规模算力和敏捷性，无需考虑项目的复杂性，而且能够并发运行数十个性能模拟，从而缩短获得结果的时间。到2021年10月，恩智浦选择亚马逊云科技为首先云服务提供商，将绝大部分EDA工作负载从本地数据中心迁移到亚马逊云平台。

小结：亚马逊云科技可赋能芯片企业哪些价值？

最后，叶朋总结了半导体企业能在亚马逊云科技上获得的四大价值：

支持更快的创新。具有高弹性、高性能及高安全性的云端EDA基础框架，支持快速设计和验证；

通过安全的访问连接全球各区域设计团队，从而提升设计协同；

提供安全互信上下游协同设计平台，提升流片成功率；

灵活丰富的配置选项，快速适配最佳资源，确保成本最优。