Arm valida IP hasta 1000 veces más rápido con Solido en Graviton2 de AWS

Arm, líder mundial en propiedad intelectual (IP) de semiconductores, desarrolla tecnología que los fabricantes de dispositivos integrados utilizan para crear sus productos de circuitos integrados (IC), como sistemas en chips (SoC). Arm, reconocida por diseñar núcleos de CPU, también ofrece los bloques de creación de IP fundamentales para SoC, incluidas GPU, NPU e interconexiones. Para comercializar su IP, Arm debe demostrar que la funcionalidad de la IP es lo suficientemente sólida para garantizar un alto rendimiento de chips y cumplir los objetivos especificados de potencia, rendimiento y área (PPA). En el pasado, Arm utilizó simulaciones de Monte Carlo de fuerza bruta para verificar PPA y el rendimiento; sin embargo, las crecientes complejidades del diseño de los chips y la variación del proceso de fabricación hacen que sea demasiado costoso continuar de esa manera.

Arm adoptó el software Solido Variation Designer de Siemens EDA para verificar la IP en toda la gama de combinaciones de proceso, voltaje y temperatura, con variaciones según seis sigma. Ahora, Arm puede verificar sus productos de IP con seis sigma, lo cual es 1000 veces más rápido que utilizando métodos de Monte Carlo de fuerza bruta, con mayor precisión y cobertura. Además, al mudar la solución para que se ejecute en los procesadores Graviton2 de AWS, que se basan en el núcleo Arm Neoverse N1, la empresa redujo los costos en un 24 por ciento. 

La IP de Arm se utiliza en una amplia gama de aplicaciones diversas, incluidos sensores y dispositivos IoT, smartphones y PC, casos de uso del sector automotriz y de la industria, centros de datos en la nube e infraestructura de redes. Antes de registrar y ofrecer su IP, Arm debe simular el diseño del circuito en diferentes variaciones de fabricación y condiciones ambientales para demostrar que funcionará de forma correcta, cumplirá los requisitos de PPA y generará productos de alta calidad.

Los nodos de proceso modernos reducen el tamaño de los transistores y permiten que los SoC proporcionen un rendimiento más alto con mejores optimizaciones de eficiencia y potencia. A medida que el entorno de producción se reduce, también lo hace el margen de error para garantizar productos de trabajo precisos, y se necesita ejecutar una gran cantidad de simulaciones con el método de Monte Carlo de fuerza bruta. Esto implica más recursos de computación, más tiempo de ejecución de simulación y, por lo tanto, más gastos para probar que los componentes funcionan de manera confiable. Arm sabía que necesitaba una manera de acelerar las simulaciones y las pruebas de IP en nuevos entornos de producción sin poner en peligro la calidad o el rendimiento.

Solido Variation Designer de Siemens EDA ofrece un conjunto integral de herramientas para el diseño y la verificación compatibles con variaciones. Utiliza tecnologías de machine learning para ofrecer a las órdenes de magnitud menos simulaciones con la precisión de técnicas de fuerza bruta. “Utilizamos Solido Variation Designer en Graviton2 de AWS basado en la tecnología Arm Neoverse para verificar nuestras IP de celdas estándar con seis sigma, y observamos una simulación más de 1000 veces más rápida en comparación con las técnicas de fuerza bruta utilizadas anteriormente”, explica Andrew Evans, director técnico de Arm. “Siemens EDA ha brindado la combinación perfecta de tecnología avanzada y asistencia excelente, lo que nos permite lograr la precisión y el rendimiento necesarios en todas las plataformas de tecnología de procesos”.

Durante más de 16 años, el equipo de Solido de Siemens EDA ha sido pionero en la implementación de inteligencia artificial en el diseño de chips y en el desarrollo de técnicas adaptables de machine learning. La tecnología innovadora de Solido acelera la verificación de nivel SPICE en órdenes de magnitud mientras conserva la precisión por completo. Esto permite a los diseñadores de chips verificar los diseños de forma más exhaustiva y rápida, y da como resultado diseños de chips con rendimiento más alto, consumo más bajo y precios más económicos para su fabricación. “La tecnología de Solido que utiliza Arm es la solución de verificación de IP de nivel SPICE más avanzada del mundo”, explicó Jeff Dyck, director de Ingeniería de Siemens EDA. “Arm ha sido un socio tecnológico increíble con quien trabajar, y estamos encantados de que la tecnología de Solido esté ayudando a Arm a producir IP de alto rendimiento”.

La herramienta Solido de Siemens EDA ayudó a Arm a lograr sus objetivos de bajo consumo, alto rendimiento y optimización del área. Arm también necesitaba una manera rentable de ejecutar las simulaciones que producía. Empezó utilizando su propio entorno de computación de alto rendimiento (HPC) diseñado en una torre de computación en las instalaciones, pero resultó ser insostenible desde una perspectiva de costo y tiempo de simulación. En lugar de solo transportar lo que utilizaba en las instalaciones, Arm adoptó servicios como Amazon Elastic Cloud (Amazon EC2) para optimizar el entorno de la nube. Con las instancias de spot, Arm puede aprovechar la capacidad no utilizada de Amazon EC2 con un descuento de hasta el 90 por ciento en comparación con los precios bajo demanda. El motor de programación de HPC de Arm envía trabajos a instancias de spot cuando hay capacidad disponible y el precio que se cobra por hora por instancia coincide con lo que Arm está dispuesto a pagar. Las instancias de spot funcionan muy bien con clientes como Arm, ya que tienen una carga de trabajo variable e impredecible.

Incluso teniendo en cuenta los descuentos del servidor, las simulaciones siguen constituyendo una gran partida en el presupuesto de computación para Arm. La optimización de costos siempre es una prioridad para el equipo de ingeniería de Arm, ya que más tiempo significa más dinero, y el tiempo de computación lo determina el procesador que ejecuta la carga de trabajo. Cuando AWS ofreció instancias de Amazon EC2 basadas en el procesador Graviton2, Arm vio la oportunidad de ampliar el uso existente de Solido Variation Designer mediante la migración de su uso a instancias basadas en Graviton2. De este modo, se bajaron los costos de Arm en un 24 por ciento, se redujo el tiempo total de CPU en un 12 por ciento y se mejoró el tiempo de respuesta en un 6 por ciento.

El uso de Solido Variation Designer de Siemens EDA en AWS permitió a Arm verificar sus productos más de 1000 veces más rápido que la fuerza bruta de Monte Carlo y con mayor cobertura y precisión. La herramienta hace los cálculos de manera efectiva para simular productos antes de que se fabriquen y garantizar que el producto final cumpla los objetivos de rendimiento y PPA. El equipo implementó la herramienta en instancias M6g de Amazon EC2 con tecnología de procesadores Graviton2 para obtener la escala y la eficiencia de servicios en la nube completamente administrados con los recursos de computación más eficientes.

La historia se pone aún mejor. ¿Le interesa saber qué hizo que Graviton2 fuera mucho más eficiente? El procesador Graviton2 de AWS se diseñó con núcleos Arm Neoverse N1, lo que permite una infraestructura de centro de datos altamente escalable desde la nube hasta el borde. Graviton2 ofrece hasta un 40 por ciento más de rendimiento en precio que las instancias de AWS de la generación actual comparables para una amplia variedad de cargas de trabajo. “Cuando los socios adoptan la IP de Arm y nosotros, a su vez, podemos utilizarla para desarrollar la próxima generación de productos, todo el ecosistema de socios se beneficia de esa colaboración,” explica Philippe Moyer, vicepresidente de Potenciación de Diseño en Arm. “Lo llamamos trabajo en equipo”.