Arm esegue la convalida la IP mille volte più velocemente con Solido su AWS Graviton2

Arm, leader mondiale nell'ambito della proprietà intellettuale (IP) dei semiconduttori, sviluppa tecnologie che vengono utilizzate dai produttori di dispositivi integrati per creare i loro prodotti con circuiti integrati (IC), come prodotti con system-on-chip (SoC). Conosciuto specialmente per progettare core CPU, Arm offre anche gli elementi base essenziali IP per SoC, comprese GPU, NPU e interconnessioni. Per commercializzare gli IP, Arm deve dimostrare che la funzionalità delle IP è solida abbastanza da garantire un alto rendimento di chip e soddisfare obiettivi specifici in termini di potenza, prestazioni e area (Personal Package Archives, PPA). In passato, Arm utilizzava simulazioni brute force con metodo Monte Carlo per verificare PPA e rendimento; tuttavia, la progettazione sempre più complessa di chip e le modifiche dei processi di produzione rendono necessaria una soluzione meno onerosa.

Arm ha scelto il software Solido Variation Designer di Siemens EDA per verificare le IP in tutta la serie dei processi, voltaggio e combinazioni di temperatura, con variazioni a 6 Sigma. Adesso Arm può effettuare verifiche a 6 Sigma sui suoi prodotti IP mille volte più velocemente rispetto ai metodi brute force Monte Carlo, con una precisione e copertura maggiori. Inoltre, spostando la soluzione da eseguire sui processori AWS Graviton2, basati sul core Neoverse N1 Arm, la società ha ridotto i costi del 24 per cento. 

Le IP di Arm vengono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni diverse, inclusi sensori IoT e dispositivi, smartphone e PC, nei casi d'uso del settore automotive e industriale, nonché nei data center in cloud e nelle infrastrutture di rete. Prima di brevettare e immettere sul mercato le IP, Arm deve effettuare una simulazione del progetto di circuito su diverse variazioni produttive e condizioni ambientali, per provare che funzionerà correttamente, che soddisferà i requisiti PPA e che darà vita a prodotti di alta qualità.

I nodi di processo moderni riducono le dimensioni dei transistor e consentono a i prodotti SoC di fornire prestazioni maggiori con maggiore efficienza ed energia ottimizzata. Con la riduzione dell'ambiente produttivo, si riduce anche il margine di errore, garantendo prodotti precisi e funzionanti, ed è necessario effettuare un numero estremamente alto di simulazioni con il metodo brute force Monte Carlo. Ciò significa che per testare l'affidabilità operativa dei componenti sono necessarie ancora più risorse di calcolo, tempi di esecuzione di simulazioni maggiori e quindi costi più alti. Arm era al corrente della necessità di dover velocizzare le simulazioni e i test su IP nel nuovo ambiente di produzione, senza sconvolgere la qualità e le prestazioni.

Solido Variation Designer di Siemens EDA offre una suite di strumenti per progettazione e verifica in grado di tenere conto delle variazioni. Utilizza tecnologie di machine learning per ottenere diversi ordini di grandezza in meno di simulazioni, con la precisione delle tecniche brute force. "Stiamo utilizzando Solido Variation Designer su AWS Graviton2 basato su tecnologia Arm Neoverse per verificare le IP delle nostre celle standard a 6 Sigma, e abbiamo assistito a simulazioni mille volte più rapide paragonate a quelle con tecniche brute force," spiega Andrew Evans, Direttore tecnico di Arm. "Siemens EDA ha ottenuto la combinazione perfetta di tecnologia avanzata e ottimo supporto, consentendoci di raggiungere la precisione e le prestazioni necessarie in tutte le piattaforme tecnologiche di processo."

Per più di 16 anni, il team Solido di Siemens EDA è stato un pioniere dell'intelligenza artificiale integrata alla progettazione di chip e nello sviluppo di tecniche di machine learning adattive. L'innovativa tecnologia di Solido velocizza le verifiche a livello SPICE in termini di ordini di grandezza, tutelando del tutto la precisione. Ciò consente ai progettisti dei chip di verificare la progettazione più a fondo e più rapidamente, ottenendo chip progettati con prestazioni maggiori, consumo di energia inferiore e manifattura meno costosa. "La tecnologia Solido che sta utilizzando Arm è la soluzione di verifica IP di livello SPICE più avanzata", spiega Jeff Dyck, Director of Engineering, Siemens EDA (Direttore della progettazione di Siemens EDA). "Arm è stato un partner tecnologico eccezionale con cui collaborare, e siamo lieti che la tecnologia Solido stia aiutando Arm a produrre IP ad alta resa e più performanti."

Lo strumento Solido di Siemens EDA ha aiutato Arm a raggiungere gli obiettivi legati al consumo energetico, alle prestazioni e all'ottimizzazione dell'area. Arm aveva anche bisogno di un modo efficiente, in termini di costi, per eseguire le simulazioni prodotte. Ha cominciato a utilizzare il proprio ambiente di sistemi computerizzati ad alte prestazioni (HPC) creati in un farm di calcolo On-Premise, ma ciò si è rivelato insostenibile in termini di costi e rapporto tempo-simulazione. Anziché trasportare semplicemente ciò che veniva utilizzato On-Premise, Arm ha impiegato servizi come Amazon Elastic Cloud (Amazon EC2) da ottimizzare nell'ottica dell'ambiente cloud. Grazie alle istanze Spot, Arm può beneficiare della capacità di Amazon EC2 inutilizzata fino al 90 per cento di sconto rispetto ai prezzi on demand. Il motore di pianificazione HPC di Arm invia dei processi alle istanze Spot in caso di capacità libera, e il prezzo addebitato all'ora per ogni istanza corrisponde alle aspettative di spesa di Arm. Le istanze Spot sono perfette per i clienti con carichi di lavoro variabili e imprevedibili come Arm.

Anche con gli sconti sui server fattorizzati, le simulazioni costituiscono una voce ingente nel budget di calcolo di Arm. L'ottimizzazione dei costi è sempre una priorità per il team di progettazione di Arm, poiché più tempo significa più spese, e i tempi di calcolo sono determinati dai processori che eseguono il carico di lavoro. Quando AWS ha offerto le istanze Amazon EC2 basate su processori Graviton2, Arm vi ha visto un'opportunità per estendere l'utilizzo esistente di Solido Variation Designer migrando il suo utilizzo alle istanze basate su Graviton2, cosa che ha ridotto le spese di Arm del 24 per cento, il tempo di CPU del 12 per cento e ha migliorato il tempo di evasione del sei per cento.

Utilizzare Solido Variation Designer di Siemens EDA su AWS ha permesso ad Arm di verificare i propri prodotti mille volte più velocemente che con il metodo brute force Monte Carlo, con maggior copertura e precisione. Lo strumento esegue efficacemente i calcoli per simulare i prodotti prima che vengano realizzati e garantire che il prodotto finale soddisfi gli obiettivi di rendimento e PPA. Il team implementa lo strumento su istanze M6g di Amazon EC2 alimentate con processori Graviton2 per realizzare portata ed efficienza di servizi cloud completamente gestiti con le risorse di calcolo più efficienti.

Ma la storia non finisce qui. Curiosi di sapere cosa ha reso Graviton2 ancora più efficiente? Il processore Graviton2 di AWS è stato costruito con core Arm Neoverse N1, cosa che consente un'infrastruttura di data center altamente scalabile dal cloud all'edge. Graviton2 offre prestazioni migliori del 40 per cento in termini di prezzo rispetto alle istanze AWS attuali comparabili su una vasta gamma di carichi di lavoro. "Quando i partner adottano le IP di Arm, e da parte nostra possiamo utilizzarle per sviluppare prodotti di nuova generazione, l'intero ecosistema dei partner trae vantaggio da questa collaborazione," spiega Philippe Moyer, Vice President Design Enablement per Arm. "Noi lo chiamiamo Arm to Arm."