一文解析國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IT/CAD的差距

如果從1990年啟動(dòng)的“908”工程開始計(jì)算的話，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了近30年，這期間，有成績(jī)，也有缺憾，經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)并存。而自2014年國(guó)家推出“大基金”以來，我國(guó)本土的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌，進(jìn)入了一個(gè)高潮迭起的發(fā)展時(shí)代。

也就是在這一段時(shí)間內(nèi)，國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也出現(xiàn)了較大的變化：摩爾定律效應(yīng)弱化，產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)力不足，資源并購(gòu)重組風(fēng)起，中國(guó)恰逢其時(shí)，成為了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)當(dāng)中最為吸引眼球的版塊?；蛟S也正是因?yàn)槿绱?，?guó)際貿(mào)易爭(zhēng)端，特別是以半導(dǎo)體為代表的、針對(duì)中國(guó)的高科技產(chǎn)業(yè)“打壓”隨之而來。

這一切讓我們更清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平之間的差距，中國(guó)人必須發(fā)展自己的、民族的、強(qiáng)大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)！而更科學(xué)、、更合理、更系統(tǒng)的國(guó)家戰(zhàn)略布局非常重要，是縮小產(chǎn)業(yè)差距的關(guān)鍵所在。

然而，這個(gè)差距不是一點(diǎn)點(diǎn)小，這使我想起IT行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。IT行業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)上，從零開始大約經(jīng)歷了30年的積累。從最開始國(guó)外巨頭的入駐，我們需要出讓市場(chǎng)和利潤(rùn)，才能培育人才和積累力量。到今天，就如同現(xiàn)在看到的情形，這些國(guó)外巨頭，包括IBM、Cisco、HP、Google、Netapp等等，跟中國(guó)政府和市場(chǎng)已經(jīng)不得不轉(zhuǎn)換到新的合作方式，紛紛與中國(guó)企業(yè)或政府成立合資公司，將市場(chǎng)和利潤(rùn)歸還給中國(guó)。如今的中國(guó)IT行業(yè)，出現(xiàn)了華為、聯(lián)想、浪潮、新華三等這樣的公司，整個(gè)IT行業(yè)是人才濟(jì)濟(jì)，形成了良性的自我發(fā)展體系，已經(jīng)具有與國(guó)外巨頭分庭抗禮的局面。

而國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體行業(yè)，從2003年第一波的半導(dǎo)體小高潮算起，到現(xiàn)在大約是15個(gè)年頭，我們出現(xiàn)了華為、展銳、中芯、長(zhǎng)電、兆易創(chuàng)新等優(yōu)秀公司，然而相對(duì)于巨大的市場(chǎng)需求和發(fā)展階段來說，我們整體還處于發(fā)展初期階段，我們還需要大量的進(jìn)口，還需要大量出讓市場(chǎng)和利潤(rùn)。

如基礎(chǔ)性的邏輯器件（以CPU、GPU為代表的各種處理器，以及FPGA、DSP等）和存儲(chǔ)器件（各種RAM和ROM），是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大宗商品，應(yīng)用量最大、最廣，但我國(guó)在這兩大產(chǎn)品領(lǐng)域的自給能力幾乎為零（這里指的是面向市場(chǎng)的量產(chǎn)產(chǎn)品，非特定應(yīng)用領(lǐng)域），而高性能的模擬器件（功率、RF、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等）也主要依賴于進(jìn)口，使得大量利潤(rùn)都被國(guó)際模擬巨頭賺走，這些模擬巨頭的毛利率普遍在50%以上，個(gè)別廠商甚至超過70%。相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)模擬半導(dǎo)體廠商的利潤(rùn)空間就少得可憐了。這樣的市場(chǎng)和利潤(rùn)分配格局必須要去打破。

最近一年來，離開傳統(tǒng)設(shè)計(jì)公司之后，身份上有了一個(gè)重大轉(zhuǎn)變，這方面的思考也多了很多。在半導(dǎo)體行業(yè)整體體系化差距下，我看到一些的IT/CAD的差距，略聊一二，拋磚引玉，望有識(shí)之士不吝賜教。

我今天想在這里談的，是在IT/CAD方面的三個(gè)差距：

IT基礎(chǔ)架構(gòu)的差距

CAD管理體系的差距

EDA Cloud的差距

IT基礎(chǔ)架構(gòu)的差距

IT基礎(chǔ)架構(gòu)，承載著每個(gè)行業(yè)關(guān)于IT的軟硬件基礎(chǔ)資源、工具應(yīng)用及數(shù)據(jù)安全的需求。一個(gè)行業(yè)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)的成熟度，往往是跟隨著行業(yè)的成熟而成熟的。

經(jīng)歷了30多年的半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展，歐美半導(dǎo)體企業(yè)早于國(guó)內(nèi)十多年就完全形成了成熟的IT基礎(chǔ)架構(gòu)的方法論。而在國(guó)內(nèi)，半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展還處于初期階段，IT基礎(chǔ)架構(gòu)的方法論還沒有完全形成，這跟半導(dǎo)體行業(yè)的整體發(fā)展階段是相匹配的。

始于2001年的第一波半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展小高潮，國(guó)內(nèi)誕生了海思、展訊、銳迪科、兆易創(chuàng)新等十多家成功的設(shè)計(jì)公司，他們不僅培養(yǎng)了一大批IC人才，同時(shí)也培養(yǎng)了一小批ITCAD人才。這些ITCAD人才，在第一波的行業(yè)和公司的發(fā)展中，也逐漸積累了一定的IT基礎(chǔ)架構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)。然而，這個(gè)專業(yè)群體在國(guó)內(nèi)實(shí)在是非常非常少，僅僅少數(shù)幾家公司的IT需求達(dá)到過可以培養(yǎng)出本土專業(yè)的ICCAD的階段。

從2015年啟動(dòng)的這一輪更大規(guī)模和影響的的半導(dǎo)體行業(yè)熱潮，在國(guó)際貿(mào)易對(duì)壘的刺激下，促使國(guó)家下定決心發(fā)展自己的民族的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，從中央到各級(jí)政府的各種集成電路產(chǎn)業(yè)扶持政策出臺(tái)，推動(dòng)著一大批有志人士投入到半導(dǎo)體的創(chuàng)業(yè)大軍中來。到今天，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有2000家左右的半導(dǎo)體公司，對(duì)ITCAD人才和成熟經(jīng)驗(yàn)的短缺很快就暴露出來。

我們需要開始思考如何能夠讓ITCAD能夠盡快成熟，更多培養(yǎng)這方面的人才，以支撐整個(gè)行業(yè)的發(fā)展需要。

半導(dǎo)體行業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的特征的若干方面：

1.“三層架構(gòu)”

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的合理規(guī)劃，是一切IT基礎(chǔ)架構(gòu)的數(shù)據(jù)交換和安全的底層，這就好像蓋房子一樣，需要先定義出來承重和隔離的基本框架，然后才是每個(gè)單元的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和管理。

所謂的“三層架構(gòu)”，指的是基于網(wǎng)絡(luò)安全區(qū)域劃分為三個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)層次（辦公區(qū)、內(nèi)網(wǎng)研發(fā)區(qū)、仿真計(jì)算區(qū)）的定義方法。在歐美先進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司，這樣的分層方法幾乎已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)思路。我訪談過一些知名歐美公司的同行，發(fā)現(xiàn)這樣的分區(qū)方法早在10多年前在外企就已經(jīng)成熟以及標(biāo)準(zhǔn)化。而在國(guó)內(nèi)，根據(jù)我的親身經(jīng)歷，只有少數(shù)幾家上到一定規(guī)模的公司，才具有這樣的網(wǎng)絡(luò)格局的認(rèn)知，以及實(shí)際建設(shè)和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。這樣的架構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)安全是最為基礎(chǔ)的保障策略，同時(shí)在安全可控的基礎(chǔ)上，還需要考慮效率因素，確保芯片研發(fā)效率所受影響最小化。

在半導(dǎo)體企業(yè)，還具有多站點(diǎn)協(xié)同研發(fā)的普遍行業(yè)特性，以上的三層架構(gòu)思路應(yīng)用在多站點(diǎn)中，對(duì)于跨站點(diǎn)的基礎(chǔ)安全的效率是非常有幫助的。多站點(diǎn)之間的辦公區(qū)、內(nèi)網(wǎng)研發(fā)區(qū)、仿真作業(yè)區(qū)各自互通，是“效率、安全、成本”三者均衡的一個(gè)具體體現(xiàn)：在具有相同安全定義和應(yīng)用定義的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，在多站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)是可以橫向流動(dòng)的，這個(gè)是一級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)。是否需要額外的站點(diǎn)間的安全管控，則可作為二級(jí)的安全標(biāo)準(zhǔn)來考量。

環(huán)狀架構(gòu)圖：

2.安全數(shù)據(jù)交換通道

合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及策略是全局安全基礎(chǔ)，它限定了數(shù)據(jù)流動(dòng)的基本方向和總體原則。這時(shí)候我們需要來控制跨區(qū)域的數(shù)據(jù)交換過程，所有的跨安全區(qū)域的數(shù)據(jù)交換應(yīng)該都是有序可控以及可追溯的。在不同的網(wǎng)絡(luò)安全區(qū)域間，打造唯一的一條數(shù)據(jù)交換通道，是最行之有效的思路。

這類方法有不同的選擇，最基本和成本最低的方法，可以利用基本網(wǎng)絡(luò)策略加上特定的的特征場(chǎng)景滿足審核及審計(jì)要求。

例如在辦公區(qū)和內(nèi)網(wǎng)研發(fā)區(qū)之間，利用部署在不同網(wǎng)段的文件服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)策略的控制下，用戶可以進(jìn)行在指定通道上進(jìn)行單向的或是雙向的數(shù)據(jù)交換。

下圖的一個(gè)三層架構(gòu)實(shí)例圖中，綠色區(qū)域和黃色區(qū)域的文件服務(wù)器（藍(lán)色圈內(nèi)），就構(gòu)成了跨這兩個(gè)安全區(qū)域的數(shù)據(jù)通道。這個(gè)通道還可以配合日志記錄，來滿足審計(jì)需求。

這條通道可以來處理以下三類運(yùn)用場(chǎng)景的需要：

Partner通道；（用于與工廠或是外包協(xié)作單位之間的數(shù)據(jù)傳遞）

二進(jìn)制通道（需定制二進(jìn)制文件審核腳本，檢查二進(jìn)制文件合規(guī)性）；

人工審核通道（配合工作流管理軟件，嵌入同步腳本）

再例如在特定的軟件開發(fā)環(huán)境中，可以借鑒以下的安全策略方法：

3.虛擬化平臺(tái) （VDI和VM）

虛擬化技術(shù)在IT標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維和安全方面，正越來越被廣泛應(yīng)用。在一個(gè)優(yōu)秀的基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)考慮兩個(gè)虛擬化平臺(tái)：桌面虛擬化和服務(wù)器虛擬化。

桌面虛擬化（VDI）

內(nèi)網(wǎng)的安全訪問方式，IT業(yè)內(nèi)有不同的選擇，然而從筆者經(jīng)驗(yàn)來看，桌面虛擬化技術(shù)無疑是最佳選擇。從本質(zhì)上來說，VDI首先是一個(gè)安全方案，其次是一個(gè)高效的標(biāo)準(zhǔn)化IT運(yùn)維平臺(tái)。

在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司的場(chǎng)景中，VDI平臺(tái)的作用是為每位研發(fā)人員提供一臺(tái)虛擬的內(nèi)網(wǎng)工作電腦。在這臺(tái)vPC上，可以為研發(fā)人員批量而快速地生成他們需要的工作桌面。既可以在1分鐘內(nèi)就發(fā)布一臺(tái)vPC給新入職員工使用，也可以在幾秒鐘之內(nèi)關(guān)閉離職員工的內(nèi)網(wǎng)權(quán)限以及vPC資源的回收。

VDI采用了優(yōu)化高效的圖形化算法，僅傳遞圖形變化部分，對(duì)帶寬的消耗是非常高效的（均值160KB/秒），這是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，不僅僅是保障在局域網(wǎng)環(huán)境中對(duì)于交互式任務(wù)的遠(yuǎn)程圖形有著較低的延遲率和安全標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在遠(yuǎn)程協(xié)同研發(fā)場(chǎng)景中，這個(gè)遠(yuǎn)程協(xié)議能在相對(duì)較低的專線帶寬條件下，滿足多站點(diǎn)系統(tǒng)研發(fā)工作。

服務(wù)器虛擬化（VM）

在一個(gè)IC設(shè)計(jì)的IT環(huán)境中，對(duì)服務(wù)器的需求量非常大，我們將計(jì)算類的服務(wù)器需求和基礎(chǔ)應(yīng)用類的服務(wù)器需求區(qū)分來看。

基礎(chǔ)應(yīng)用類的服務(wù)器，是用于提供IT環(huán)境中的各類基礎(chǔ)服務(wù)，如AD，防病毒、郵件、FTP、文件服務(wù)器、打印服務(wù)、NIS等，以及輕量級(jí)應(yīng)用類服務(wù)器，例如版本工具、編輯服務(wù)器、Job Scheduler等。

這些服務(wù)和應(yīng)用有會(huì)是跨安全區(qū)域的需求，而虛擬服務(wù)器平臺(tái)，可以靈活地分配虛擬網(wǎng)卡，來分配各個(gè)區(qū)域的這類服務(wù)器需求。

虛擬化的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，就是高冗余和高可用。物理底層所用的服務(wù)器集群，可以實(shí)現(xiàn)彈性擴(kuò)容，無縫遷移等諸多好處。這對(duì)于支撐研發(fā)作業(yè)的不間斷需求，是非常有效率的。

4.高性能計(jì)算池（HPC）

高性能計(jì)算池（High-performance Computing）。

這個(gè)HPC池是研發(fā)的核心工作的平臺(tái)。所有的仿真作業(yè)、驗(yàn)證工作，都會(huì)在這個(gè)區(qū)域進(jìn)行。EDA工具及License會(huì)在這個(gè)區(qū)域被高頻調(diào)用。

在私有化部署的基礎(chǔ)架構(gòu)中，不建議采用虛擬化來構(gòu)建HPC，原因是，虛擬化平臺(tái)本身會(huì)對(duì)計(jì)算資源有大約10~20%的損耗。為了更大化利用服務(wù)器的CPU和內(nèi)存計(jì)算能力，我們一般采用物理機(jī)模式來構(gòu)建這個(gè)HPC。

然而這個(gè)“池”的概念，實(shí)際上是一個(gè)邏輯物理池，它是通過一套作業(yè)調(diào)度作業(yè)，將作業(yè)提交到Login節(jié)點(diǎn)上，再通過LSF、SGE等作業(yè)調(diào)度工具，將作業(yè)智能分發(fā)到空閑的物理計(jì)算節(jié)點(diǎn)上完成作業(yè)。隊(duì)列的定義有一定的經(jīng)驗(yàn)性，例如前后端不同作業(yè)類型，會(huì)需要不同的服務(wù)器配置。在實(shí)際的資源管理過程中，隨著研發(fā)進(jìn)度動(dòng)態(tài)調(diào)整隊(duì)列和資源是非常有必要的提高資源利用率的手段。

Computing Farm的概念是HPC的另一個(gè)稱謂，這兩個(gè)術(shù)語指的是同一個(gè)平臺(tái)，從IT基礎(chǔ)架構(gòu)的角度來說，是一個(gè)HPC，Computing Farm則是屬于CAD管理的范疇。

5.中央存儲(chǔ)池（Storage Pool）

在整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)中，存儲(chǔ)設(shè)備可能是最昂貴的資源了。對(duì)于設(shè)計(jì)性公司來說，數(shù)據(jù)就是生命。公共項(xiàng)目數(shù)據(jù)，EDA tools、工藝文件庫(kù)，IP庫(kù)等，是一個(gè)多用戶甚至是多項(xiàng)目并發(fā)場(chǎng)景，對(duì)IOPS的要求非常高。這些文件往往具有海量小文件的特征，對(duì)于存儲(chǔ)的選擇來說，IOPS的性能以及CPU的計(jì)算性能要求非常高。

中央化存儲(chǔ)的有點(diǎn)還有很多，包括snapshot，snapmirror，數(shù)據(jù)去重功能，冗余策略等，對(duì)于數(shù)據(jù)安全都是非常好的，可以輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)卷本地及異地?cái)?shù)據(jù)同步或備份，防誤刪等。這就涉及另一個(gè)話題，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和卷的定義規(guī)范，也是一個(gè)需要重視的問題。通過合理的數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，能更好地提高存儲(chǔ)性能優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。對(duì)數(shù)據(jù)的分級(jí)管理也是非常有意義的，這對(duì)于避免濫用數(shù)據(jù)空間、優(yōu)化IOPS來說，是非常重要的IT手段。高速緩存、熱數(shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)應(yīng)該分級(jí)配置會(huì)有更好的性價(jià)比。

6.Lab區(qū)的管理（Lab PC）

在研發(fā)環(huán)境中，往往需要一個(gè)實(shí)驗(yàn)室區(qū)域的定義。實(shí)驗(yàn)室專用PC，也需要有特定的安全管理規(guī)范。

一般來說有兩類調(diào)試場(chǎng)景：一是源碼調(diào)試場(chǎng)景，而是二進(jìn)制調(diào)試場(chǎng)景。二進(jìn)制的調(diào)試場(chǎng)景在VDI部分已經(jīng)闡述過，這里說的是源碼調(diào)試場(chǎng)景。從網(wǎng)絡(luò)分區(qū)上來說，Lab PC所在的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域因?qū)儆诖蟮膬?nèi)網(wǎng)研發(fā)區(qū)相同網(wǎng)段，這些Lab PC應(yīng)該可以直接訪問到內(nèi)網(wǎng)的代碼服務(wù)器，需要連接調(diào)試設(shè)備來進(jìn)行源碼調(diào)試。MAC地址綁定、USB存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)閹割（或者USB口的封鎖），管理員權(quán)限回收等，都是必要的管理內(nèi)容。有條件的公司還可以考慮增強(qiáng)物理環(huán)境的隔離和監(jiān)控。

7.統(tǒng)一賬號(hào)管理體系

按照SSO原則，建立兩套內(nèi)部賬號(hào)，一套AD域賬號(hào)將作用于所有的Windows平臺(tái)以及支持LDAP協(xié)議的服務(wù)。另外一套NIS賬號(hào)專用于HPC區(qū)域的Linux計(jì)算環(huán)境。在多站點(diǎn)環(huán)境中還需要考慮異地的AD主從架構(gòu)以及NIS的主從架構(gòu)部署。有人問為什么不能用一套賬號(hào)密碼，是不是更方便？從技術(shù)層面來說，打通NIS與AD的同步是可行的，但是方便的同時(shí)，就會(huì)降低安全的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)筆者的運(yùn)維體驗(yàn)，比較推薦的是同號(hào)不同密原則，實(shí)際上還是保留兩套賬號(hào)體系，會(huì)在內(nèi)網(wǎng)安全上多一道保護(hù)。

8.桌面標(biāo)準(zhǔn)化

在我看來，一個(gè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)是否成功的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，最后是看桌面PC標(biāo)準(zhǔn)化有沒有做到。我們看到很多公司，他們希望通過標(biāo)準(zhǔn)化桌面PC的安裝和配置，來減少桌面維護(hù)的工作量。然而，桌面標(biāo)準(zhǔn)化的前提恰恰是基礎(chǔ)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的自然結(jié)果：當(dāng)所有的企業(yè)級(jí)的應(yīng)用、服務(wù)、工作平臺(tái)，全部服務(wù)器化和中央化管理后，桌面PC的標(biāo)準(zhǔn)化就成了一個(gè)水到渠成的結(jié)果，桌面PC不在需要任何個(gè)性化的工具和配置需求，僅僅作為對(duì)外的文檔和交流工具，是一個(gè)簡(jiǎn)單的辦公環(huán)境。由于在辦公區(qū)也不存在任何保密數(shù)據(jù)，桌面PC幾乎沒有任何重要的信息是值得花大力氣去保護(hù)的。我們?cè)僖膊挥脫?dān)心PC機(jī)的損壞或遺失而導(dǎo)致的安全問題，或是工作中斷的問題。

CAD管理體系的差距

CAD (Computer Aid Design)——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：利用IT資源和設(shè)計(jì)工具幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。

這里的IT資源包括了設(shè)計(jì)公司為了設(shè)計(jì)工作搭建的IT架構(gòu)中所有硬件及系統(tǒng)資源，比如網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)，高性能計(jì)算服務(wù)器（HPC），Unix/Linux系統(tǒng)等，具體可參見上章所示。

設(shè)計(jì)工具除了我們傳統(tǒng)所說的EDA設(shè)計(jì)工具（Synopsys, Cadence, Mentor等公司的工具）之外，還包括一些數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具，例如現(xiàn)在比較流行的clearcase, designsync等。

如何最大化的利用公司的IT資源以及設(shè)計(jì)工具幫助設(shè)計(jì)人員高效地完成設(shè)計(jì)工作就成為了CAD的主要工作目標(biāo)。

半導(dǎo)體在發(fā)展最初，由于電路比較簡(jiǎn)單，對(duì)計(jì)算能力的要求不高，基本的設(shè)計(jì)工作都能在單臺(tái)工作站上完成。但隨著電子工藝的發(fā)展，電路變得越來越復(fù)雜，尤其是數(shù)字電路的快速發(fā)展，使得設(shè)計(jì)工作不但對(duì)IT架構(gòu)提出了更高的要求，也促使各EDA工具廠商推出更多更強(qiáng)的設(shè)計(jì)工具，并且產(chǎn)生了設(shè)計(jì)流程的概念。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，一個(gè)設(shè)計(jì)工作人員只能充當(dāng)其中的一個(gè)或者幾個(gè)角色，當(dāng)設(shè)計(jì)公司IT資源有限時(shí)，如何讓整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最大化地利用IT資源和設(shè)計(jì)工具順利的跑完整個(gè)設(shè)計(jì)流程就成為了設(shè)計(jì)公司最大的問題。

歐美公司在20多年前就已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問題，從而誕生CAD職能部門?，F(xiàn)在所有的知名歐美半導(dǎo)體公司都設(shè)有專門的CAD部門，例如：Intel，NXP，ST等。作為公司設(shè)計(jì)部門最強(qiáng)有力的支持部門，CAD一般承擔(dān)了以下職能：設(shè)計(jì)流程和環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化制定和管理，計(jì)算平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化制定和管理，設(shè)計(jì)工具管理和許可證采購(gòu)/使用策略制定，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理策略制定。

因此，在歐美半導(dǎo)體公司中，CAD在公司的設(shè)計(jì)方向和實(shí)現(xiàn)上都起著舉足輕重的作用，公司會(huì)投入大量的財(cái)力和物力去建設(shè)CAD部門，使得CAD部門能提供最優(yōu)的設(shè)計(jì)流程和資源配置，從而縮短設(shè)計(jì)項(xiàng)目的周期，幫助產(chǎn)品部門贏得市場(chǎng)。

相比較而言，在國(guó)內(nèi)企業(yè)中，除了屈指可數(shù)的幾家大型半導(dǎo)體公司，例如海思，有專門的CAD部門以外，CAD職能基本上都由設(shè)計(jì)人員或IT兼任。這種現(xiàn)象導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中，由于兼職的CAD人員知識(shí)的局限性和管理體系的缺失，使得設(shè)計(jì)流程或設(shè)計(jì)環(huán)境都是臨時(shí)制定而成，缺乏統(tǒng)一性和規(guī)范性，喪失了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程的高復(fù)用性，最終導(dǎo)致IT資源，設(shè)計(jì)工具以及大量的人力資源的浪費(fèi)，增加了設(shè)計(jì)項(xiàng)目的周期和產(chǎn)品上市時(shí)間的不確定性。

當(dāng)然，造成國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司CAD職能部門缺失的根本原因，還是需求未到。但是隨著2014年開始，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)由于國(guó)家政策扶持，大量的半導(dǎo)體初創(chuàng)公司如雨后春筍般的出現(xiàn)。這種公司在創(chuàng)業(yè)初期，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的壓力，公司的IT架構(gòu)基本沒有任何標(biāo)準(zhǔn)化，更談不上CAD管理。但當(dāng)公司運(yùn)行2、3年后，隨著設(shè)計(jì)工藝的提高以及設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的壯大，公司的管理層對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)流程的混亂現(xiàn)象將越來越?jīng)]法忍受，對(duì)CAD管理體系的需求呼之欲出。

經(jīng)過十幾年歐美半導(dǎo)體公司CAD工作的經(jīng)歷，我們看到了國(guó)內(nèi)在這方面的巨大差距和潛在的需求，希望能從下面兩個(gè)方面能將歐美半導(dǎo)體公司的CAD管理體系理念介紹給大家，并盡快幫助國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體公司建立標(biāo)準(zhǔn)，高效的CAD管理體系，從而快速縮小我們和歐美先進(jìn)半導(dǎo)體公司的差距。

CAD和IT的邊界問題

如上所述，國(guó)內(nèi)大部分半導(dǎo)體公司的CAD職能由設(shè)計(jì)人員和IT兼任，于是有很多人問我了這個(gè)問題：CAD和IT，CAD和設(shè)計(jì)人員到底有什么區(qū)別？他們的邊界到底在哪里？

下面的CAD管理框架應(yīng)該可以回答以上問題：

IT管理的內(nèi)容：

所有IT硬件和系統(tǒng)的安裝和維護(hù)，例如：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，存儲(chǔ)設(shè)備，服務(wù)器，Linux/Unix系統(tǒng)，NIS等

所有軟件的安裝，例如：數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件-SVN，Git，EDA工具，VDI，LSF等

所有安全設(shè)置：不同安全級(jí)別的設(shè)置，數(shù)據(jù)訪問權(quán)限設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

CAD管理的內(nèi)容：

1.了解市場(chǎng)和設(shè)計(jì)部門對(duì)設(shè)計(jì)工藝的要求，和各芯片生產(chǎn)廠商以及設(shè)計(jì)工具廠商合作制定設(shè)計(jì)流程，并驗(yàn)證設(shè)計(jì)流程的有效性。維護(hù)已有的設(shè)計(jì)流程及使用文檔并向各設(shè)計(jì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供培訓(xùn)，解決設(shè)計(jì)流程在真實(shí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中出現(xiàn)的問題。

2.對(duì)設(shè)計(jì)工具進(jìn)行有效的管理，驗(yàn)證設(shè)計(jì)工具新版本或新的設(shè)計(jì)工具在設(shè)計(jì)流程中的有效性。和各設(shè)計(jì)工具廠商合作對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行工具使用培訓(xùn)或者工具新功能的知識(shí)更新。并能初步診斷設(shè)計(jì)工程師使用設(shè)計(jì)工具產(chǎn)生的各種問題。

3.結(jié)合設(shè)計(jì)流程以及項(xiàng)目需求，為每個(gè)項(xiàng)目開發(fā)和制定統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，方便設(shè)計(jì)工程師的使用以及避免任何由于設(shè)計(jì)環(huán)境不一致而造成的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

4.將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并指導(dǎo)IT提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理方案，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，在線和離線備份方案，保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在整個(gè)生命周期的安全和存儲(chǔ)設(shè)備的高效使用。

5.從整個(gè)設(shè)計(jì)公司的角度綜合分析各項(xiàng)目對(duì)設(shè)計(jì)工具許可證的需求，并利用多個(gè)項(xiàng)目周期曲線的疊加，工具使用監(jiān)控和設(shè)計(jì)工具許可證的規(guī)則，盡可能采購(gòu)合適數(shù)量的許可證，節(jié)約設(shè)計(jì)成本。

6.根據(jù)各設(shè)計(jì)工作對(duì)計(jì)算資源的不同要求，制定計(jì)算平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置，與此同時(shí)結(jié)合各設(shè)計(jì)項(xiàng)目的周期和計(jì)算平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算平臺(tái)配置的微調(diào)，滿足設(shè)計(jì)項(xiàng)目在不同階段的硬件資源需求，保證項(xiàng)目正常高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

因此，在整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)工程師根據(jù)產(chǎn)品說明進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)工作，CAD部門緊跟項(xiàng)目組對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的各種需求進(jìn)行分析，然后將這種需求轉(zhuǎn)換為對(duì)設(shè)計(jì)工具和IT架構(gòu)的具體需求，并和相關(guān)的設(shè)計(jì)工具廠商和IT部門合作提出相應(yīng)的方案。正如以上圖所示：所有需求由上至下，而所有的解決方案實(shí)施則由下至上。CAD部門在整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中扮演了非常重要的協(xié)調(diào)和指導(dǎo)角色。

引用一位國(guó)外資深的設(shè)計(jì)工程師的話：CAD is just like tyres，用下面這張賽車圖片來理解一下CAD服務(wù)或許更直觀。

當(dāng)賽場(chǎng)上的賽車手（硬件設(shè)計(jì)部門）和跑道（IT架構(gòu)和服務(wù)）都在努力趕超對(duì)手的同時(shí)，如果輪胎（CAD服務(wù)）沒有跟上的話，我們里趕超的目標(biāo)將會(huì)越來越遠(yuǎn)。

CAD服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

正如上述分析的一樣，目前國(guó)內(nèi)很多半導(dǎo)體公司越來越意識(shí)到了CAD服務(wù)的重要性，鑒于目前國(guó)內(nèi)CAD管理體系的巨大差距，我們建議國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體公司按照下面的工作流程快速縮小此項(xiàng)差距，獲得有效的CAD服務(wù)：

收集所有設(shè)計(jì)項(xiàng)目的IT資源需求、設(shè)計(jì)工具需求、設(shè)計(jì)工藝信息以及項(xiàng)目詳細(xì)計(jì)劃

對(duì)于相同的設(shè)計(jì)工藝，和芯片生產(chǎn)廠商和設(shè)計(jì)工具廠商合作制定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程和流程變更的規(guī)范

針對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，采用上述設(shè)計(jì)流程制定統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境

在每個(gè)項(xiàng)目成員的設(shè)計(jì)環(huán)境中部署上述統(tǒng)一設(shè)計(jì)環(huán)境

根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，制定項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理規(guī)范，每位項(xiàng)目成員都遵守這個(gè)數(shù)據(jù)管理規(guī)范存放數(shù)據(jù)，同時(shí)IT做好存儲(chǔ)監(jiān)控，啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，防止存儲(chǔ)成為設(shè)計(jì)項(xiàng)目的瓶頸。

根據(jù)設(shè)計(jì)流程中的各種設(shè)計(jì)工作制定計(jì)算平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，保證各種設(shè)計(jì)工作（例如：仿真，布局布線）都能得到充足的計(jì)算資源并順利完成設(shè)計(jì)工作。實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算資源使用情況并啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，主動(dòng)干預(yù)計(jì)算平臺(tái)的配置，以滿足各種設(shè)計(jì)工作的需求。

嚴(yán)密監(jiān)視設(shè)計(jì)工具許可證使用情況，爭(zhēng)取在個(gè)項(xiàng)目中找到最佳平衡點(diǎn)，合理分配工具的使用。

定期和項(xiàng)目組評(píng)估上面7點(diǎn)工作效果，找到不足并及時(shí)改進(jìn)。

當(dāng)然上述工作對(duì)人員的要求非常高，如果本公司沒有合適的人員，建議引入有資質(zhì)的服務(wù)公司。

EDA Cloud的差距

相較于其他行業(yè)來說，例如互聯(lián)網(wǎng)、金融、制造等行業(yè)的IT發(fā)展方式和階段，半導(dǎo)體的IT在整個(gè)大IT行業(yè)中處于比較保守和相對(duì)滯后的方式和階段，這跟半導(dǎo)體的行業(yè)特性和發(fā)展階段有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。國(guó)外的一些大的半導(dǎo)體公司大概從3年前開始，例如高通、博通、英偉達(dá)、xlinx、MTK、TSMC等，以及逐漸將它們的部分計(jì)算資源云化，目前我們看到這些EDA上云的主要案例還集中在國(guó)外,公有云平臺(tái)主要是在AWS和Azure上，行業(yè)和公有云的結(jié)合也促使公有云平臺(tái)逐漸形成了相適應(yīng)的生態(tài)環(huán)境。

國(guó)內(nèi)的EDA場(chǎng)景上云雖然還沒有明顯的標(biāo)志性事件，國(guó)內(nèi)公有云平臺(tái)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)生態(tài)環(huán)境也開始進(jìn)入布局階段，一些小公司已經(jīng)開始利用云服務(wù)器開始嘗試來進(jìn)行研發(fā)工作。

相較前面講述的兩個(gè)差距來說，EDA上云似乎是差距最小的。一方面是國(guó)內(nèi)的各大公有云發(fā)展速度迅猛，相對(duì)于國(guó)外成熟的公有云平臺(tái)差距沒有像半導(dǎo)體行業(yè)本身的差距那么大，在從平臺(tái)層面來說，有機(jī)會(huì)在較短周期內(nèi)迅速?gòu)浹a(bǔ)生態(tài)差距; 另一方面云計(jì)算有具有的彈性算力特質(zhì)，對(duì)于EDA這種需要隨工藝優(yōu)化不斷提升算力的行業(yè)來說，也會(huì)是非常有吸引力的。

我曾參與過去年年底中科院組織的一個(gè)IT論壇，論壇開始前，組織方并沒有約定演講嘉賓講的題目和方向。然而我比較意外的是，幾乎所有的演講嘉賓都在談?wù)撽P(guān)于上云的話題。從整個(gè)行業(yè)來看，大多數(shù)人都在觀望EDA上云這件事情，也都認(rèn)同EDA環(huán)境上云是一個(gè)必然的方向。

國(guó)內(nèi)的EDA上云，主要會(huì)面臨兩個(gè)問題：EDA License和安全。

安全問題：

公有云的技術(shù)穩(wěn)定性和安全體系完善，以及公有云平臺(tái)自身的公信力的提升等，都還需要一段時(shí)間來完善。

License問題：

由于EDA工具的License非常昂貴，這個(gè)是制約中小創(chuàng)公司上云的一個(gè)主要阻力，這個(gè)問題可能需要EDA廠商考慮云端的分時(shí)租賃模式來改變。

從架構(gòu)上來說，混合云將會(huì)是未來主要的半導(dǎo)體上云的方式：基礎(chǔ)算力采用傳統(tǒng)的私有化部署方式，彈性算力可以利用云端算力來優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)。對(duì)于研發(fā)人員來說，可以做到透明的作業(yè)智能調(diào)度，由作業(yè)調(diào)度工具來分配計(jì)算Job分發(fā)到本地集群或是云端集群。簡(jiǎn)單說就是將HPC區(qū)擴(kuò)展到云端，甚至可以是多云。

結(jié)束語

差距擺在那里，我們必須去縮小這種差距。從大的方面講，國(guó)家和政府的政策和資金支持是先決條件。也正是因?yàn)槿绱?，最近幾年，我?guó)的半導(dǎo)體初創(chuàng)公司（主要是IC設(shè)計(jì)企業(yè)）如雨后春筍般地涌現(xiàn)了出來。如此多的新生小公司，其在半導(dǎo)體IT/CAD方面存在差距和各種不足是必然的，還需要不斷摸索和完善，逐步建立起一套適合自身的、更加系統(tǒng)、合理的IT/CAD體系。

一年多前，風(fēng)云動(dòng)蕩，我被迫離開了一家深愛的Fabless公司，無意間來到了一個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)服務(wù)平臺(tái)，換了個(gè)角度來看待這個(gè)行業(yè)，突然發(fā)現(xiàn)一片更廣闊的天地。美國(guó)人說中國(guó)的半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)公司太多，在我看來，他們大多數(shù)連公司都是稱不上，相較于那些成熟的歐美公司來說，他們只是一個(gè)個(gè)的研發(fā)Team。當(dāng)國(guó)家戰(zhàn)略、行業(yè)價(jià)值、公司價(jià)值、個(gè)人價(jià)值正好重疊到了一個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，就到了一個(gè)不得不為之的時(shí)候。親眼看見這一個(gè)個(gè)充滿熱血和情懷的Designer Team，走上一條披荊斬棘的創(chuàng)業(yè)道路，我知道他們已經(jīng)與中國(guó)自己的半導(dǎo)體事業(yè)密不可分地捆綁在一起。作為一個(gè)半導(dǎo)體IT老人，我愿意不離不棄地在你身邊?！霸?jīng)滄海難為水，除卻巫山不是云。取次花叢懶回顧，半緣修道半緣君?！?/p>