A Arm valida propriedade intelectual (PI) mil vezes mais rápido com o Solido no AWS Graviton2

A Arm, líder global em propriedade intelectual (PI) de semicondutores, desenvolve uma tecnologia que integra o uso de fabricantes de dispositivos integrados para criar seus próprios produtos de circuito integrado (CI), como System-on-a-chip (SoC). Mais conhecida pela criação de núcleos de CPU, a Arm também oferece os componentes básicos da PI para SoCs, que incluem GPUs, NPUs e interconexões. Para comercializar sua PI, a Arm deve demonstrar que a funcionalidade da PI é suficientemente robusta para garantir o alto rendimento do chip e cumprir os objetivos específicos de potência, performance e área (PPA). No passado, a Arm usou simulações Monte Carlo de força bruta para verificar a PPA e o rendimento. Porém, as complexidades cada vez maiores no design de chips e a variação no processo de manufatura tornaram o custo proibitivo para a manutenção dessa abordagem.

A Arm então adotou o software Solido Variation Designer da Siemens EDA para verificar a PI em todos os tipos de combinações de processos, voltagens e temperaturas, com variações dos princípios 6-sigma. Agora, a Arm pode verificar seus produtos de PI com o princípio 6-sigma mil vezes mais rápido, usando os métodos Monte Carlo de força bruta, com maior precisão e cobertura. Além disso, ao mover a execução da solução para os processadores AWS Graviton2, que são baseados no núcleo do Arm Neoverse N1, a empresa reduziu 24% de seus custos. 

A PI da Arm é usada em uma grande variedade de aplicações, incluindo sensores e dispositivos de IoT, smartphones e PCs, casos de uso industriais e automotivos, datacenters na nuvem e na infraestrutura da rede. Antes de licenciar e fornecer sua PI, a Arm deve simular o design do circuito em diferentes variações de fabricação e condições ambientais para provar que funcionará corretamente, além de cumprir os requisitos de PPA e render produtos de alta qualidade.

Os nós de processos modernos reduzem os tamanhos de transistores e permitem aos SoCs uma performance melhor, com maior eficiência e otimizações de potência. À medida que o ambiente de produção é reduzido, a margem de erros parar garantir produtos precisos e funcionais também é reduzida, e é necessário executar um número muito alto de simulações com o método Monte Carlo de força bruta. Isso significa ainda mais recursos de computação, mais tempo de execução de simulações e ainda mais despesas para provar que os componentes possam operar de forma confiável. A Arm sabia que precisava de uma forma de acelerar as simulações e testes de PI em novos ambientes de produção, sem comprometer a qualidade ou a performance.

O Solido Variation Designer da Siemens EDA oferece um conjunto abrangente de ferramentas para o design e verificação com reconhecimento de variações. Ele usa tecnologias de machine learning para fornecer simulações de menor ordem de magnitude com a precisão de técnicas de força bruta. “Estamos usando o Solido Variation Designer no AWS Graviton2, com base na tecnologia Neoverse da Arm, para verificar nossa PI de célula padrão com o princípio 6-sigma. Observamos simulações mil vezes mais rápidas em comparação com as técnicas de força bruta usadas anteriormente”, afirma Andrew Evans, diretor técnico da Arm. “A Siemens EDA fornece a combinação perfeita de tecnologia avançada e ótimo suporte, permitindo atingir a precisão e a performance necessárias em todas as plataformas de tecnologia de processos.”

Por mais de 16 anos, a equipe da Solido na Siemens EDA é pioneira na introdução de inteligência artificial ao design de chips e no desenvolvimento de técnicas de machine learning adaptativas. A tecnologia inovadora da Solido acelera a verificação no nível SPICE por ordem de magnitude, preservando totalmente a precisão. Isso permite que os criadores de chip verifiquem os designs completamente e de forma mais rápida, o que resulta em chips com melhor performance, menos energia e com menor custo de fabricação. “A tecnologia Solido usada pela Arm é a solução de verificação de PI no nível SPICE mais avançada do mundo”, explica Jeff Dyck, diretor de engenharia na Siemens EDA. “A Arm tem sido um parceiro incrível. Estamos muito felizes que a tecnologia Solido está ajudando a Arm a produzir PI com ótima performance e altos rendimentos.”

A ferramenta Solido da Siemens EDA ajudou a Arm a atender suas metas de baixa energia, alta performance otimização de áreas. A Arm também precisava de uma forma econômica de executar as simulações que ela produzia. A empresa começou usando seu próprio ambiente de computação de alta performance (HPC), criado em uma farm de computação on-premises, mas esse procedimento se tornou insustentável do ponto de vista econômico e do tempo da simulação. Em vez de deslocar o que era usado on-premises, a Arm adotou serviços como o Amazon Elastic Cloud (Amazon EC2) para otimizar o ambiente de nuvem. Com as instâncias Spot, a Arm pode aproveitar a capacidade do Amazon EC2 não utilizada, com até 90% de desconto, comparado aos preços sob demanda. O mecanismo de programação de HPC da Arm envia trabalhos às instâncias Spot quando há capacidade disponível, e o preço cobrado por hora por instância corresponde ao que a Arm concorda em pagar. As instâncias Spot funcionam muito bem para clientes como a Arm, que têm uma workload imprevisível e variável.

Mesmo levando em consideração os descontos do servidor, as simulações ainda são consideradas um item de alto custo no orçamento de computação da Arm. A otimização de custos é sempre uma prioridade para a equipe de engenharia da Arm, pois mais tempo implica em mais custos, e o tempo de computação é determinado pelo processador que executa a workload. Quando a AWS ofereceu instâncias do Amazon EC2 com base no processador Graviton2, a Arm identificou uma oportunidade de ampliar o uso do Solido Variation Designer, migrando o uso das instâncias baseadas no Graviton2, o que reduziu em 24% os custos da Arm e em 12% do tempo total da CPU, e aumentou em 6% o tempo de resposta.

O uso do Solido Variation Designer da Siemens EDA na AWS permitiu que a Arm verificasse seus produtos mais de mil vezes mais rápido do que o método Monte Carlo de força bruta, com maior cobertura e precisão. A ferramenta faz o cálculo certo para simular produtos antes que eles sejam fabricados e garante que o produto final cumpra as metas de PPA e de rendimentos. A equipe implantou a ferramenta nas instâncias M6g do Amazon EC2 com os processadores Graviton2 para obter a escala e eficiência dos serviços de nuvem totalmente gerenciados, com os recursos de computação mais eficientes.

A história fica ainda melhor. Tem curiosidade de saber o que tornou o Graviton2 tão mais eficiente? O processador AWS Graviton2 foi desenvolvido usando os núcleos do Arm Neoverse N1, que proporcionam uma infraestrutura de datacenter altamente escalável, da nuvem até a borda. O Graviton2 oferece performance de preço 40% melhor do que as instâncias da AWS da geração atual, para uma variedade de workloads. “Quando a PI da Arm é adotada por parceiros, e com isso podemos usá-la para a próxima geração de produtos, todo o ecossistema de parceiros é beneficiado por essa colaboração”, afirma Philippe Moyer, VP de capacitação de design da Arm. “Chamamos isso de “Arm to Arm” (de braços dados).”