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Hier beginnen die wichtigsten Innovationen

Hier beginnen die wichtigsten Innovationen

Cadence und IBM
Computerchip. Lichtmikroskopische Aufnahme mit episkopischer Beleuchtung und Normarski-Interferenzkontrast (DIC) eines Details eines Mikrochips auf einem Siliziumwafer. Horizontale Objektgröße dieses Abschnitts: 0,6 mm.
Komplexe Verarbeitung und beispiellose Präzision

Komplexe Verarbeitung und beispiellose Präzision

Cadence ist einer der weltweit führenden Anbieter von Computersoftware und unterstützt Unternehmen bei der Entwicklung von Mikrochips, die die wichtigsten neuen Technologien von heute antreiben: neue Arten von KI, autonome Fahrzeugsysteme und fortschrittliche Technologien zur Unterstützung von Menschen mit Behinderungen, um nur einige Beispiele zu nennen.
 
Als IBM die weltweit ersten Mikrochip-Knoten im Zwei-Nanometer-Maßstab (nm) entwickelte, war dies der jüngste Meilenstein im Bestreben, mehr Schaltkreise in immer kleineren Siliziumteilen unterzubringen. Der 2nm-Knoten verspricht eine revolutionäre Energieeffizienz und enorme Fortschritte in der Technologie.
 
Aber in einem so kleinen Maßstab erfordert die Entwicklung differenzierter Schaltkreise auf Chips, die mit Hilfe der elektronischen Entwurfsautomatisierung (EDA) erstellt werden, eine unglaublich komplexe Verarbeitung und ein noch nie dagewesenes Maß an Präzision und Rechenleistung.
 
IBM hat vor kurzem unsere Partnerschaft mit Cadence vertieft. Wir nutzen das EDA- und Systemportfolio von Cadence, einschließlich digitaler, analoger und Verifizierungssoftware sowie 3D-IC-Packaging und Systemanalyselösungen. Dadurch können wir unsere Kunden besser mit innovativen Lösungen in den Bereichen Chiplet und Packaging, Logic Technologie, Design und Enablement in der Cloud bedienen.
 
„Cadence und IBM arbeiten schon seit einigen Jahren im Bereich der Chipentwicklung zusammen, und unsere enge Partnerschaft bei der Siliziumentwicklung und die jüngste Arbeit mit Cadence an der IBM Cloud spiegeln die Vertiefung der Partnerschaft wider“, sagte Vandana Mukherjee, Senior Research Manager, Hybrid Cloud und IBM Semiconductors.
 
IBM stellt die KI-gestützte digitale Implementierungstechnologie von Cadence bereit, um unser führendes Silizium für die Bereiche Speicher und Verschlüsselung zu entwickeln. Die Cadence 3D IC-Package-Design-Tools sind ein entscheidendes Element des Systemdesigns und ermöglichen die Analyse sowohl der elektrischen als auch der thermischen Probleme. Durch den Einsatz der Front-End- bis Back-End-Lösungen von Cadence entwickelt das Team von IBM Methoden zur Analyse und Verifizierung der Gesamtsystemfunktion und Leistung für intelligente Systemdesigns.
 
Aktivierung von EDA-Workloads in der Cloud

Cadence ist auch einer der ersten Anwender von Lösungen von IBM und setzt IBM Cloud über drei Jahre lang ein, um seine interne Softwareentwicklung und EDA-Workloads zu unterstützen.
 
„Computing ist für uns wie Sauerstoff“, sagt Tarak Ray, CIO von Cadence. „Wir haben etwa 10.000 Ingenieure und 5 große interne Rechenzentren, in denen jeden Monat Millionen von Aufträgen umgesetzt werden.“
 
Der Druck nach mehr Rechenleistung kommt von überall her. Der Markt verlangt jedes Jahr mehr Chips. Die zunehmende Integration von KI in Endprodukte und die steigende Nachfrage nach individueller Anpassung erfordern eine neue Raffinesse beim Schaltungsdesign. Und fast jedes Chipdesign befindet sich in einem engen Wettlauf um die Markteinführung. Cadence integriert KI und maschinelles Lernen (ML) in seine EDA-Prozesse, damit Ingenieure schneller arbeiten können. Aber diese Routinen benötigen auch mehr CPU-Leistung.

Wie erfüllt Cadence diese Nachfrage?

 
Die Vergrößerung der Rechenzentren des Unternehmens ist nicht die ideale Lösung. Neben den begrenzten Möglichkeiten gibt es laut Ray noch weitere Herausforderungen, die berücksichtigt werden müssen. „Wir müssen die Server kaufen und es gibt eine Vorlaufzeit für die Installation. Diese beträgt bei Servern mindestens einen Monat. Bei Netzwerkgeräten kann es auch länger dauern. Und unsere Ingenieure brauchen die Rechenleistung jetzt“, sagt er.
 
Die offensichtliche Antwort ist die Cloud. Aber in der Datenanalyse ist das nicht so einfach. Eine EDA-Cloud benötigt ein neues Maß an Agilität, die es ermöglicht, massive Workload – mit Millionen von Berechnungen und Datenmengen in Terabytes oder Petabytes – nahtlos zwischen On-Premises und Cloud zu wechseln. Es muss auch sehr flexibel sein und eine tiefgehende Differenzierung von Projekt zu Projekt ermöglichen, denn die Nachfrage nach kundenspezifischen Chips bedeutet, dass verschiedene Projekte unterschiedliche Arten von Servern und Plattformen benötigen. Und es muss sicher sein. Paul Cunningham, Senior Vice President und Geschäftsführer der System & Verification Group bei Cadence, sagt dazu: „Die von unseren Tools verarbeiteten Daten enthalten einige der wertvollsten Geschäftsgeheimnisse unserer Kunden. Sicherheit ist wichtig."
 
Die Lösung muss außerdem eine hervorragende Rechenleistung im Verhältnis zu den Kosten bieten. Vor vier Jahren, so Ray, hatten EDA-Anbieter aufgrund von Komplikationen bei den Serverkonfigurationen und der globalen Verteilung mehrerer Workloads eine sehr geringe Auslastung der Kernverarbeitungs-Ressourcen. Bei den für EDA erforderlichen CPU-Volumen summieren sich die ungenutzten Ressourcen zu einer erheblichen Kostenineffizienz. Cadence wollte die Nutzung erheblich steigern.

2 Monate schneller Ein Kunde verkürzte die Markteinführungszeit für seine Chips um zwei Monate 4 x Da die Chips immer kompakter werden, müssen Ingenieure möglicherweise die vierfache Anzahl der Funktionen verifizieren – innerhalb eines engen Rennens um die Markteinführung
Computing ist für uns wie Sauerstoff. Wir haben etwa 10.000 Ingenieure und fünf große interne Rechenzentren, in denen jeden Monat Millionen von Aufträgen umgesetzt werden. Tarak Ray CIO Cadence
Flexibles, leistungsstarkes HPC in der Cloud

Flexibles, leistungsstarkes HPC in der Cloud

 

Cadence hat seine Lösung strategisch mit einer Mischung aus lokalen und multicloudbasierten Rechenressourcen konzipiert, darunter Cloud High-Performance Computing (HPC) von IBM. „IBM Cloud versteht Hybrid Networking und die Herausforderungen der EDA-Branche wirklich“, sagt Ray. „Es bietet eine Auswahl an Bare Metal Servers und Virtual Servers; es verfügt über Speicher-, Datenverschiebungs- und Synchronisierungsfunktionen, Netzwerkfunktionen, eine Auswahl an Firewalls und umfassende Virtual Private Cloud (VPC)-Optionen … es ist die Komplettlösung.“ Es bietet uns zusätzliche Kapazitäten mit minimalen bis keinen Störungen. Wenn wir eine riesige Rechenkapazität benötigen, können wir sie bekommen."

Die IBM Computing-Ressourcen helfen bei drei Arbeitsabläufen in der Computing-Umgebung von Cadence: das Design von Chips für die eigenen Lösungen von Cadence, Systemverifizierungsdienste für Designs externer Kunden und die Entwicklung von EDA-Tools von Cadence.

Cadence und IBM haben die Lösung um diese primary Komponenten herum aufgebaut:

  • IBM Cloud Bare Metal Server und IBM Cloud Virtual Server for VPC, mit denen Cadence auf skalierbare Rechenleistung zugreift. Der gesamte Stack ist nicht nur flexibel und hochleistungsfähig, sondern erfüllt auch strenge Sicherheitsanforderungen, wie z. B. die Sicherheitszulassungen der Silicon Foundrys, für die betreffenden Workload.

  • IBM Spectrum LSF Suites für nahtloses Workload-Management und Job-Scheduling über die lokalen und IBM Cloud-Ressourcen von Cadence. „Das vereinfacht das Lift-and-Shift sehr – und wir sprechen hier von Terabytes“, sagt Cunningham.

  • IBM Storage Scale für sichere, softwaredefinierte Datei- und Objektspeicherung mit einer auf die Cloud-Umgebung abgestimmten Performance und der Fähigkeit, die hohen Input/Output-(I/O-)Anforderungen von EDA zu bewältigen. Es unterstützt eine nahtlose, transparente Datenverschiebung zwischen lokalen Systemen und der Cloud und führt bei Bedarf eine Synchronisierung durch. „EDA-Jobs belasten die Speichersysteme wirklich – sie schreiben und lesen so viel“, sagt Ray. „Die IO Ops von IBM haben vom ersten Tag an funktioniert.“

  • IBM® Aspera für die Hochgeschwindigkeitsübertragung großer Dateien und Workloads zu und von lokalen und Cloud-Systemen.

  • Red Hat OpenShift®, um das Lift and Shift von Workloads – in erster Linie Unix-Workloads für EDA – zwischen lokalen und Cloud-Systemen zu unterstützen.

Um die Sicherheitsanforderungen von Cadence zu erfüllen, integrierten Cadence und IBM die Lösungskomponenten mit IBM Cloud Activity Tracker und IBM Security and Compliance Center für die Erkennung und Prüfung von sicherheitsrelevanten Ereignisse und das entsprechende Reporting sowie Compliance.

Ray fügt hinzu: „IBM hat ein sehr gutes technisches Team. Sie wissen, was sie tun, und sie konzentrieren sich extrem darauf, dem Kunden zum Erfolg zu verhelfen. Sie haben unsere Vision verstanden und eng mit uns zusammengearbeitet, um diese Lösung so zu entwickeln, dass wir unsere strategischen Ziele erreichen können.“

Cunningham erklärt, wie sich die Lösung auf die Markteinführung auswirken kann. „Sie führen ein Programm zur Bereitstellung eines neuen Siliziumprodukts durch und befinden sich in einer entscheidenden Phase, in der Sie eine bestimmte Ergebnisqualität liefern, Verifizierungsziele erfüllen oder sicherstellen müssen, dass Sie genügend Tests durchgeführt haben. Der Zeitfaktor ist hier entscheidend und man möchte so schnell wie möglich in die Cloud wechseln. Vor einigen Jahren gab es keine Möglichkeit, dies zu tun. Man musste sich mit Hürden auseinandersetzen, entweder in Bezug auf die Sicherheit oder Lift and Shift oder andere Dinge. Mit Cadence OnCloud ist das jetzt wirklich möglich.“

IBM Cloud HPC wurde entwickelt, um eine höhere Speicherleistung, eine größere Rechenleistung und ein höheres Maß an Sicherheit zu bieten. Mit diesen Funktionen helfen wir Cadence dabei, die Gesamteffizienz zu steigern und HPC mit Blick auf die Workload-Leistung von Software zu verbessern.

„IBM Cloud und Cadence haben gemeinsam ein EDA-as-a-Service-Angebot entwickelt, um die Anforderungen unserer Kunden an eine reibungslose Erfahrung mit flexibler Kapazität zu erfüllen“, so Christopher Rusert, Worldwide Leader for High Performance Computing bei IBM. „Durch diese Partnerschaft bieten wir unseren Kunden einen flexiblen Weg in die Cloud für die Modernisierung von EDA-Anwendungen.“

Der Zeitfaktor ist hier entscheidend und man möchte so schnell wie möglich in die Cloud wechseln. Vor einigen Jahren gab es keine Möglichkeit, dies zu tun. Man hatte mit Hürden zu kämpfen, sei es im Zusammenhang mit der Sicherheit oder mit Lift und Shift oder anderen Dingen. Jetzt, mit Cadence OnCloud, geht das. Paul Cunningham Senior Vizepräsident und Geschäftsführer, System & Verification Group Cadence
Mehr Leistung, mehr Geschwindigkeit, mehr Innovation

Mehr Leistung, mehr Geschwindigkeit, mehr Innovation

Mehr Rechenleistung ist nicht nur leichter zugänglich als je zuvor, sondern auch kostengünstiger. Mit der IBM Cloud HPC-Plattform hat Cadence sein Ziel einer hohen Auslastung übertroffen. Nun wird Cadence diese Verbesserungen auf den Markt bringen und die IBM Cloud HPC-Lösung zur Unterstützung seiner kundenorientierten EDA-SaaS-Plattform Cadence OnCloud nutzen.

Hier kommt Mahesh Turaga ins Spiel, Vice President of Cloud Business Development bei Cadence. In seiner Rolle verfügt Turaga über ein genaues Verständnis des Cloud-Marktes.

„Wir stehen an der Schwelle zu einer massiven Cloud-Einführung“, sagt Turaga und fügt hinzu, dass Cadence in den letzten Jahren einige große Unternehmen beobachtet hat, die sich das Ziel gesetzt haben, ihre gesamten EDA-Workloads in die Cloud zu verlagern. Cadence hat bereits festgestellt, dass sein Cadence OnCloud-Portfolio von kleinen und mittelständischen Kunden angenommen wird, die Hunderte von Tapeouts – den rechenintensiven Prozess der Herstellung der endgültigen Fotomaske eines integrierten Schaltkreises – in der Cloud erfolgreich durchgeführt haben. Er erklärt, dass der heutige Wandel nicht zuletzt durch das Aufkommen von generativer KI (Gen AI) und Large Language Models (LLM) vorangetrieben wird: „Dank generativer KI und Large Language Models (LLM) wird es eine beispiellose Steigerung der Produktivität in allen Bereichen geben. Die Möglichkeiten sind endlos. Ich glaube, das wird uns alle unglaublich produktiv machen. Es wird auch den Bedarf an der unendlichen Elastizität, die in der Cloud verfügbar ist, steigern.“

Aber was ist mit den Kosten? Auch wenn die Rechnung für unendliche Elastizität höher sein mag als das, was ein Unternehmen für lokale Ressourcen bezahlt, „ist es ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen“, sagt Turaga. „Betrachten Sie die Sache vom Standpunkt der Unternehmenstransformation aus.“ Er erwähnt einen Cadence-Kunden, der seine Markteinführungszeit für seine Chips um zwei Monate verkürzt hat, indem er EDA-Arbeitslasten in die Cloud verlagert hat. „Das ist der geschäftliche Wert, den Sie berücksichtigen müssen. Wenn Sie die Produktivität Ihrer Ingenieure um einen bestimmten Prozentsatz steigern können, wie wirkt sich das auf Ihr Geschäftsergebnis aus? Bei einem typischen 5nm-Projekt entfällt der größte Teil der Kosten auf den Engineering-Aufwand. Selbst wenn Ihre Ingenieure um 10 % produktiver sind, haben Sie einen enormen Vorteil.“

Cadence logo
Über Cadence

Über Cadence

Cadence Design Systems, Inc. ist ein führendes Unternehmen im Bereich des Designs elektronischer Systeme und baut auf mehr als 30 Jahre Erfahrung im Bereich der Computersoftware zurück. Das Unternehmen wendet seine zugrunde liegende Intelligent System Design-Strategie an, um Software, Hardware und IP zu liefern, die Designkonzepte in die Realität umsetzen. Die Kunden von Cadence sind innovative Unternehmen, die elektronische Produkte – von Chips über Platinen bis hin zu kompletten Systemen – für die dynamischsten Marktanwendungen liefern, darunter Hyperscale-Computing, 5G-Kommunikation, Automobilindustrie, Mobilfunk, Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Industrie und Gesundheitswesen. Neun Jahre in Folge wurde Cadence vom Fortune Magazine als eines der 100 besten Unternehmen ausgezeichnet.

Lösungskomponenten IBM Cloud Bare Metal Servers IBM Cloud Virtual Server for VPC IBM Spectrum LSF Suites IBM Storage Scale IBM Aspera Red Hat OpenShift IBM Cloud Activity Tracker IBM Security and Compliance Center
Enorme Workloads? Kein Problem.

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Alle angeführten Beispiele illustrieren lediglich, wie einige Kunden IBM Produkte verwendet haben und welche Ergebnisse sie dabei erzielt haben. Tatsächliche Leistung, Kosten, Einsparungen oder andere Ergebnisse in anderen Betriebsumgebungen können abweichen.