新思科技携手IBM研究院:推动大规模AI硅应用的实质性进展并实现芯片设计的混合云模型

Synopsys Editorial Staff

May 01, 2021 / 1 min read

两年前,新思科技成为IBM研究院AI硬件中心的首批合作伙伴,携手致力于解决开发新一代AI芯片和系统面临的挑战。

IBM硬件中心的初衷是“联合研究和商业合作伙伴,打造以IBM硬件中心为核心的新生态系统,进一步加快推进AI硬件创新。”

IBM硬件中心的初衷是“联合研究和商业合作伙伴

该计划的目的很明确:在10年内将AI性能提高1000倍。

经过两年的努力,这一计划进展顺利,成绩显著。AI硬件中心已成功实现了多个针对先进工艺节点的设计流片和测试芯片。要在2029年达到1000倍的性能提升目标,重要的一步是交付AI处理器内核,并每年将其性能提升2.5倍。IBM 研究团队在第一年就实现了2倍的性能提升。

我们很高兴看到,IBM研究团队近期在国际固态电路会议上公布了另一重要里程碑——全新的7nm AI芯片,这一重大突破满足了AI芯片的每瓦性能优化需求。该设计采用了AI低精度训练和推理实际实施所需的功耗。通过这一新颖设计,AI硬件加速芯片可支持多种模型类别,并可在所有模型上实现领先的能耗性能。

“这一芯片技术可以被扩展并应用于多种商业场景——从大规模云上模型训练到通过缩短训练与边缘层、数据与源头的距离来实现安全和隐私保护。此类节能AI硬件加速器可以显著提高各种环境(包括混合云环境)的计算能力,而无需消耗大量功率。”
该计划能够取得如此令人瞩目的技术创新,得益于IBM采用了新思科技的设计技术。

利用AI时代专属工具赋能创新

作为该计划的EDA主导企业,新思科技一直专注于前沿设计技术和方法的开发,以应对AI硬件的性能、规模和功耗需求带来的挑战。新思科技与IBM一致认为这需要大规模的重新设计,并在以下领域的设计方法赋能方面取得了显著进展:单封装多裸晶集成、仿真和验证;前沿工艺技术带来的关键制造和生产挑战;以及为满足AI芯片的处理、存储性能和实时连接要求而对硅IP进行的集成和启用。

尤其重要的是,我们的Verification Continuum平台(包括软件模拟器技术、ZeBu仿真系统和HAPS虚拟原型验证平台),一直为IBM研究院AI硬件中心在开发大规模、复杂芯片提供必需的验证策略。

IBM研究院AI硬件中心主管Jeffrey Burns表示:“我们与新思科技在AI硬件方面的合作进展迅速,已远远超出了EDA基础设施的初始工作范围。例如,在我们的AI芯片开发过程中,对新思科技ZeBu Server 4仿真系统和HAPS-80 FPGA原型验证系统的需求增长迅速。这些平台能够通过赋能大型SoC配置的仿真,协助我们缩短芯片架构学习周期,进而加速设计验证和软件开发。”

另一个重点在于开发开源模拟设计套件,为开发者提供更有效的方法来利用模拟AI硬件。

芯片设计中的混合云实现

在合作推进AI芯片设计的同时,新思科技还与IBM展开合作,开发其关键任务混合云战略。新思科技协助IBM验证混合云对于计算密集型任务、尤其是对于复杂芯片设计的有效性。我们的合作在于以混合云模式运行Proteus工具,并取得了令人瞩目的成果。

芯片设计中的混合云实现

Proteus是包括IBM在内的芯片设计公司用于进行光学邻近效应修正(OPC)的关键工具,是确保极其复杂芯片可制造性的下一代方法。随着半导体几何结构的不断缩小(尤其是5nm及更先进工艺节点下的AI芯片),OPC需要执行数十亿次的计算,以解决传统光刻法的局限性。

新思科技与IBM的合作充分展示了这一方法的可行性。通过使用IBM高性能计算(HPC)功能,我们可以进行线性扩展,满足超复杂、超大芯片的设计需求。由于Proteus使用分布式计算架构运行,因此非常适合混合云模型。Proteus配备的头部节点在管理和跟踪工作负荷和数据的同时,将单个计算任务分配给工作节点。每个工作节点接收一小部分的掩模数据,处理工作负荷,并将处理完成的数据返回至头部节点。

我们的合作已经证明,我们能够使用运行在IBM云产品上的OPC解决方案处理包含多达11,000个核心的设计,同时确保性能不逊于本地部署的设计性能。

这不仅有助于IBM的研究人员和设计人员开发自己的AI芯片,而且将使IBM成为复杂芯片研发公司的重要合作伙伴。通过提供关键工作负荷在混合云模式下运行能力,以上述方式赋能EDA工作负荷可以在计算需求高峰期间提高设计执行的灵活性。

IBM研究院AI硬件设计中心在计划启动后的两年中取得了显著进展,新思科技有幸作为IBM的重要合作伙伴,在推动AI技术进步中发挥重要作用。

这证实了AI硬件中心主管Mukesh Khare在项目启动时的发言:

“…我们需要构建一种新型的AI硬件加速器,在不需要更多能耗的情况下提高计算能力。此外,开发新的AI芯片架构将使协助企业在混合云端动态运行大规模AI工作负荷。新思科技丰富的经验和卓越的技术能力是开展该项工作的重要基石。”

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