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C’est ici que naissent les innovations les plus importantes
Cadence et IBM
Des traitements complexes et un degré de précision sans précédent
Cadence est un leader mondial dans le domaine des logiciels de calcul. Il aide les entreprises à concevoir les puces électroniques qui optimisent les technologies émergentes les plus importantes d’aujourd'hui : nouveaux types d’IA, systèmes de véhicules autonomes et technologies avancées pour l’aide aux personnes en situation de handicap, pour ne citer que quelques exemples.
Le développement par IBM des premiers nœuds de puces au monde de deux nanomètres (nm) est le tournant le plus récent dans les efforts continus visant à intégrer de plus en plus de circuits dans des morceaux de silicium de plus en plus petits. Le nœud de 2 nm fait la promesse d’une efficacité énergétique révolutionnaire : un énorme pas en avant pour cette technologie.
Mais à si petite échelle, la conception de circuits différenciés sur des puces, réalisée par l’automatisation de la CAO électronique, implique des traitements incroyablement complexes et des degrés de précision et de calcul sans précédent.
IBM a récemment renforcé son partenariat avec Cadence pour tirer parti du portefeuille principal de systèmes et de logiciels de CAO de Cadence, y compris de ses logiciels numériques, analogiques et de vérification, ainsi que de ses solutions d’emballage des circuits intégrés tridimensionnels et d’analyse des systèmes. Par conséquent, nous sommes mieux équipés pour fournir des solutions innovantes aux clients dans les domaines des chiplets et de l’emballage, de la technologie logique, de la conception et de l’exploitation du cloud.
« Cadence et IBM collaborent sur la conception de puces depuis de nombreuses années, et notre partenariat étroit pour le développement de produits à base de silicium ainsi que les récents travaux avec Cadence sur le cloud IBM reflètent le renforcement de cette relation », déclare Vandana Mukherjee, Directrice de la recherche, Cloud hybride et semi-conducteurs IBM.
IBM déploie la technologie d’implémentation numérique basée sur l’IA de Cadence pour concevoir ses solutions de pointe de stockage et de chiffrement sur silicium. Les outils de conception des emballages de circuits intégrés tridimensionnels de Cadence jouent un rôle critique dans la conception des systèmes et permettent l’analyse des problèmes électriques et thermiques. En s’appuyant sur les solutions front-end et back-end de Cadence, l’équipe IBM développe des méthodologies pour analyser et vérifier les fonctions et les performances globales du système, pour la conception de systèmes intelligents.
Migration des workloads de CAO électronique dans le cloud
Cadence est également l’un des premiers à avoir adopté les solutions IBM. Il a déployé IBM Cloud depuis plus de 3 ans pour soutenir ses workloads de développement logiciel interne et de CAO électronique.
« Le calcul, c’est notre oxygène », déclare Tarak Ray, DSI de Cadence. « Nous avons environ 10 000 ingénieurs et 5 grands centres de données internes où des millions de tâches sont implémentées chaque mois. »
La pression pour augmenter la puissance de calcul se fait ressentir de partout. Le marché exige de nouvelles puces chaque année. L’intégration croissante de l’IA dans les produits finaux et l’augmentation de la demande en matière de personnalisation nécessitent une conception des circuits de plus en plus sophistiquée. Et presque toutes les conceptions de puces sont soumises à des délais de mise sur le marché serrés. Cadence intègre l’IA et le machine learning (ML) dans ses processus de CAO électronique pour aider les ingénieurs à travailler plus rapidement, mais cela exige également une puissance de CPU supérieure.
Comment Cadence parvient-il à répondre à cette exigence ?
L’augmentation des ressources des centres de données de l’entreprise n’est pas la solution idéale. Outre les limitations en termes d’espace, M. Ray note d’autres obstacles. « Nous devons acheter les serveurs, ce qui implique un certain délai d’installation. Pour les serveurs, cela représente un mois au minimum. Pour l’équipement réseau, cela pourrait prendre encore plus de temps. Et nos ingénieurs veulent profiter de cette puissance de calcul maintenant », indique-t-il.
La solution évidente, c’est le cloud. Mais dans la CAO électronique, ce n’est pas si simple. Un cloud de CAO électronique nécessite un niveau d’agilité supérieur, capable de gérer des workloads massifs (impliquant des millions de calculs et des volumes de données de l’ordre du téraoctet ou du pétaoctet) pour basculer de façon fluide entre les environnements sur site et cloud. Il doit également être très flexible, permettant une différenciation profonde d’un projet à l’autre, car avec la demande de puces personnalisées, les différents projets nécessitent différents types de serveurs et de plateformes. Et il doit être sécurisé. Comme le dit Paul Cunningham, vice-président senior et directeur général du System & Verification Group de Cadence : « Les données traitées par nos outils contiennent certains des secrets commerciaux les plus précieux de nos clients. La sécurité est essentielle. »
La solution doit également fournir une excellente puissance de calcul par coût. Il y a encore quatre ans, explique Tarak Ray, les fournisseurs de logiciels de CAO électronique utilisaient très peu les ressources de traitement de base en raison de complications liées aux configurations des serveurs et de la distribution de multiples workloads dans le monde. À ces volumes de CPU requis par la CAO électronique, les ressources non utilisées s’accumulent et contribuent à une inefficacité considérable en termes de coûts. Cadence avait pour objectif d’augmenter considérablement les taux d’utilisation.
Cadence a conçu sa solution de manière stratégique en s’appuyant sur un mélange de ressources de calcul sur site et multicloud, notamment le calcul haute performance (HPC) cloud d’IBM. « IBM Cloud comprend parfaitement les réseaux hybrides et les défis du secteur de la CAO électronique », affirme Tarak Ray. « Il propose un grand choix de serveurs bare metal et de serveurs virtuels ; il offre des capacités de stockage, de transfert et de synchronisation des données, la mise en réseau, un grand choix de pare-feu et des options robustes de cloud privé virtuel (VPC)… La solution complète dont nous avons besoin. Nous profitons de capacités supplémentaires avec un minimum de perturbations, voire aucune. Quand nous avons besoin de faire exploser la capacité de calcul, nous pouvons le faire. »
Les ressources de calcul d’IBM permettent d’alimenter trois workflows dans l’environnement informatique de Cadence : conception de puces pour ses propres solutions, services de vérification des systèmes pour les conceptions de clients externes et développement des outils de CAO électronique de Cadence.
Cadence et IBM ont développé la solution autour des composants principaux suivants :
- Les IBM Cloud Bare Metal Servers et les IBM Cloud Virtual Servers for VPC, que Cadence utilise pour accéder à une puissance de calcul à l’échelle. La pile entière offre non seulement flexibilité et hautes performances, mais elle est également conçue pour répondre à des exigences strictes en matière de sécurité, telles que les approbations de sécurité des fonderies de silicium, pour les workloads concernés.
- Les suites IBM Spectrum LSF pour la gestion fluide des workloads et la planification des tâches sur les ressources de calcul de Cadence sur site et sur IBM Cloud. « Cela facilite grandement le lift and shift, et on parle ici de téraoctets », explique Paul Cunningham.
- IBM Storage Scale pour un stockage sécurisé de fichiers et d’objets défini par logiciel, adapté aux performances de l’environnement cloud et capable de gérer les demandes d’E/S (entrées/sorties) intenses de la CAO électronique, permettant un transfert de données fluide et transparent entre l’environnement sur site et le cloud, en les synchronisant si nécessaire. « Les tâches de CAO électronique tirent vraiment sur les réserves des systèmes de stockage : tellement d’opérations d’écriture, tellement d’opérations de lecture », explique Tarak Ray. « Les opérations d’E/S d’IBM ont fonctionné dès le premier jour. »
- IBM Aspera pour le transfert à grande vitesse de fichiers et de workloads volumineux vers et depuis l’environnement sur site et le cloud.
- Red Hat OpenShift pour faciliter le lift and shift des workloads (principalement les workloads Unix pour la CAO électronique) entre les environnements sur site et le cloud.
Pour répondre aux exigences de Cadence en matière de sécurité, Cadence et IBM ont intégré les composants de la solution avec IBM Cloud Activity Tracker et IBM Security and Compliance Center pour la détection, l’audit et le reporting des événements liés à la sécurité et à la conformité.
M. Ray ajoute : « IBM dispose d’une excellente équipe technique. Elle sait ce qu’elle fait et elle est très focalisée sur la réussite du client. Elle a compris notre vision et a travaillé en étroite collaboration avec nous pour concevoir une solution qui réponde à nos objectifs stratégiques. »
Paul Cunningham explique l’impact que la solution peut avoir sur les délais de mise sur le marché. « Vous dirigez un programme pour livrer un nouveau produit à base de silicium, le moment est critique et vous devez fournir une certaine qualité de résultats, atteindre les objectifs de vérification ou vous assurer que vous avez fait suffisamment de tests. Chaque minute compte, et vous voulez bondir dans le cloud le plus rapidement possible. Il y a plusieurs années, c’était impossible. Il y avait trop d’obstacles liés à la sécurité, au lift and shift ou à d’autres aspects. Maintenant, avec Cadence OnCloud, c’est devenu possible. »
IBM Cloud HPC est conçu pour offrir des performances de stockage accrues, une puissance de calcul plus élevée et des niveaux de sécurité supérieurs, et grâce à ces capacités, nous aidons Cadence à améliorer l’efficacité globale et le HPC pour les performances des workloads des logiciels de calcul.
« IBM Cloud et Cadence ont co-créé une expérience de CAO électronique en tant que service pour répondre à la demande des clients d’une expérience sans friction avec une capacité flexible », explique Christopher Rusert, responsable mondial du calcul haute performance chez IBM. « Grâce à ce partenariat, nous offrons à nos clients une transition flexible vers le cloud pour la modernisation des applications de CAO électronique. »
Plus de puissance, plus de vitesse, plus d’innovation
Non seulement cette puissance de calcul supérieure est plus accessible que jamais, mais elle est également plus rentable. Grâce à la plateforme IBM Cloud HPC, Cadence a dépassé son objectif de taux d’utilisation. Cadence va désormais apporter ces améliorations sur le marché, en utilisant la solution IBM Cloud HPC pour soutenir sa plateforme SaaS de CAO électronique orientée client, Cadence OnCloud.
C’est ici qu’entre en scène Mahesh Turaga, vice-président de Cadence chargé du développement des activités cloud. Ses fonctions donnent à Mahesh Turaga une compréhension approfondie du marché du cloud.
« Nous sommes sur le point de connaître une augmentation massive de l’adoption du cloud », affirme M. Turaga, ajoutant que Cadence a vu certaines grandes entreprises s’engager à déplacer l’intégralité de leurs workloads de CAO électronique vers le cloud au cours des dernières années. Cadence a déjà constaté une adoption significative des solutions de son portefeuille Cadence OnCloud par des clients de petites et moyennes entreprises qui ont réalisé avec succès des centaines de tapeouts (un processus qui exige une grande puissance de calcul pour la production du photomasque final d’un circuit intégré) dans le cloud. Il explique que ce glissement va désormais en grande partie être motivé par l’émergence des technologies d’IA générative et LLM (grands modèles de langage) : « Désormais, avec l’IA générative et les grands modèles de langage (LLM), nous allons voir des améliorations de productivité de nouvelle génération à tous les niveaux. Les possibilités sont infinies. Je pense que cela va nous rendre tous incroyablement productifs. Cela nécessitera également l’élasticité infinie disponible dans le cloud. »
Mais qu’est-ce que cela va nous coûter ? Si l’élasticité infinie peut coûter plus cher que ce qu’une entreprise paie pour des ressources sur site, « c’est comparer des pommes à des oranges », explique M. Turaga. « Envisagez cela du point de vue de la transformation opérationnelle. » Il cite un client de Cadence qui a gagné deux mois sur la commercialisation de ses puces en transférant ses workloads de CAO électronique dans le cloud. « C’est la valeur métier de la solution que vous devez prendre en compte. Si vous pouvez augmenter la productivité de vos ingénieurs d’un certain pourcentage, quel sera l’impact sur vos résultats ? Pour un projet typique de puces de 5 nm, la majeure partie des coûts va au travail d’ingénierie. En améliorant la productivité de vos ingénieurs ne serait-ce que de 10 %, le bénéfice sera considérable. »
Cadence Design Systems, Inc. est un leader incontournable dans la conception de systèmes électroniques, avec à son compteur plus de 30 ans d’expertise dans le domaine des logiciels de calcul. L’entreprise applique sa stratégie sous-jacente de conception de systèmes intelligents pour fournir des logiciels, du matériel et une propriété intellectuelle qui concrétisent les concepts de conception. Les clients de Cadence sont des entreprises innovantes qui fournissent des produits électroniques (puces, cartes, systèmes complets), pour les applications les plus dynamiques du marché, notamment l’informatique hyperscale, les communications 5G, l’automobile, la technologie mobile, l’aérospatiale, les biens de consommation, l’industrie et les soins de santé. Pendant neuf années consécutives, le magazine Fortune a cité Cadence dans son top 100 des Best Companies to Work For.
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