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Casos de Estudio
Diseños de cadencia
Aquí es donde comienzan las innovaciones más importantes
Cadence e IBM
Procesamiento complejo y grados de precisión sin precedentes
Cadence es líder mundial en software computacional, ayudando a las empresas a diseñar los microchips que impulsan las tecnologías emergentes más importantes de la actualidad: nuevos tipos de IA, sistemas de vehículos autónomos y tecnología avanzada para ayudar a las personas con discapacidades, por nombrar solo algunos ejemplos.
Cuando IBM desarrolló los primeros nodos de microchips del mundo a escala de dos nanómetros (nm), fue el último hito en el impulso continuo para empaquetar más circuitos en piezas de silicio cada vez más pequeñas. El nodo de 2 nm promete una eficiencia energética revolucionaria y grandes avances en tecnología.
Pero a una escala tan pequeña, el diseño de circuitos diferenciados en chips, logrado por la automatización del diseño electrónico (EDA), requiere un procesamiento increíblemente complejo y grados de precisión y computación sin precedentes.
IBM profundizó recientemente su asociación con Cadence para aprovechar la cartera principal de EDA y sistemas de Cadence, que incluye software digital, analógico y de verificación, así como soluciones de análisis de sistemas y empaquetado de circuitos integrados en 3D. Como resultado, podemos ofrecer mejores soluciones innovadoras a los clientes en las áreas de chiplets y empaquetados, tecnología lógica, diseño y habilitación en la nube.
“Cadence e IBM han estado colaborando en el diseño de chips durante varios años, y nuestra estrecha asociación en el desarrollo de silicio y el trabajo reciente con Cadence en la nube de IBM refleja la magnitud de la asociación”, dijo Vandana Mukherjee, gerente sénior de investigación de nube híbrida y semiconductores de IBM.
IBM está desplegando la tecnología de implementación digital basada en IA de Cadence para diseñar nuestro silicio líder orientado al almacenamiento y el cifrado. Las herramientas de diseño de paquetes de circuitos integrados 3D de Cadence son un elemento crítico del diseño del sistema y permiten el análisis de los problemas eléctricos y térmicos. Aprovechando las soluciones frontend y backend de Cadence, el equipo de IBM está desarrollando metodologías para analizar y verificar el rendimiento general del sistema para diseños de sistemas inteligentes.
Habilitación de cargas de trabajo EDA en la nube
Cadence también es uno de los primeros en adoptar las soluciones de IBM, habiendo desplegado IBM® Cloud durante más de 3 años para ayudar en su desarrollo interno de software y cargas de trabajo EDA.
“La computación es como el oxígeno para nosotros”, dice Tarak Ray, CIO de Cadence. “Tenemos unos 10 000 ingenieros y 5 grandes centros de datos internos donde se implementan millones de trabajos cada mes”.
La presión por más potencia de cálculo viene de todas partes a la vez. El mercado demanda más chips cada año. La creciente incorporación de IA en los productos finales y la creciente demanda de personalización requieren una nueva sofisticación en el diseño de circuitos. Y casi todos los diseños de chips se encuentran en una reñida carrera por el mercado. Cadence incorpora la IA y el machine learning (ML) en sus procesos de EDA para ayudar a los ingenieros a trabajar más rápido, pero esas rutinas también necesitan más potencia de CPU.
Entonces, ¿cómo satisface Cadence esta demanda?
Ampliar los centros de datos de la empresa no es la solución ideal. Además de las limitaciones de espacio, Ray señala que hay otros desafíos a considerar. “Tenemos que comprar los servidores, y hay un plazo para instalarlos. Es un mes como mínimo para los servidores. En el caso de los equipos de red, podría llevar más tiempo. Y nuestros ingenieros están pidiendo el cálculo ahora”, afirma.
La respuesta obvia es la nube. Pero en EDA, no es tan simple. Una nube en EDA necesita un nuevo nivel de agilidad, lo que permite que las cargas de trabajo masivas, que implican millones de cálculos y volúmenes de datos en terabytes o petabytes, cambien perfectamente entre on-premises y la nube. También debe ser muy flexible, lo que permite una diferenciación profunda de un proyecto a otro, porque la demanda de chips personalizados significa que diferentes proyectos necesitan diferentes tipos de servidores y plataformas. Y debe ser segura. En palabras de Paul Cunningham, vicepresidente sénior y gerente general del sistema y grupo de verificación de Cadence: “Los datos que procesan nuestras herramientas contienen algunos de los secretos comerciales más valiosos de nuestros clientes. La seguridad es esencial”.
La solución también debe ofrecer una excelente potencia de cálculo por costo. Hace tan solo cuatro años, explica Ray, los proveedores de EDA tenían una utilización muy baja de los recursos de procesamiento central debido a complicaciones con las configuraciones de los servidores y la distribución de múltiples cargas de trabajo a nivel mundial. Con los volúmenes de CPU requeridos por EDA, los recursos no empleados se suman a una ineficiencia de costos significativa. Cadence tenía como objetivo aumentar considerablemente la utilización.
Cadence diseñó estratégicamente su solución con una combinación de recursos informáticos on-premises y basados en múltiples nubes, incluida la computación de alto rendimiento (HPC) en la nube de IBM. “IBM Cloud realmente entiende las redes híbridas y los desafíos de la industria de EDA” dice Ray. “Ofrece una selección de bare metal servers y virtual servers; tiene almacenamiento, movimiento y sincronización de datos, redes, selección de cortafuegos y opciones robustas de nube privada virtual: es la solución completa. Nos proporciona capacidad adicional con una interrupción mínima o nula. Si necesitamos explotar una enorme capacidad computacional, podemos conseguirlo”.
Los recursos informáticos de IBM ayudan a impulsar tres flujos de trabajo en el entorno informático de Cadence: diseño de chips para las propias soluciones de Cadence, servicios de verificación de sistemas para diseños de clientes externos y desarrollo de herramientas EDA de Cadence.
Cadence e IBM construyeron la solución en torno a estos componentes principales:
- IBM® Cloud Bare Metal Server e IBM Cloud Virtual Server for VPC, que Cadence emplea para acceder a la potencia informática a escala. Toda la pila no solo es flexible y de alto rendimiento, sino que está diseñada para cumplir con estrictos requisitos de seguridad, como las aprobaciones de seguridad de Silicon Foundry, para las cargas de trabajo incluidas.
- IBM® Spectrum LSF Suites para la gestión de la carga de trabajo y la programación de trabajos sin interrupciones en los recursos informáticos de on-premises y IBM Cloud de Cadence. “Es muy fácil levantarla y moverla, y podemos estar hablando de terabytes”, afirma Cunningham.
- IBM Storage Scale para un almacenamiento de archivos y almacenamiento de objetos definido por software y de alta seguridad, ajustado al rendimiento del entorno de la nube y capaz de manejar las intensas demandas de entrada/salida (I/O) de EDA, que permite un movimiento de datos transparente y sin interrupciones entre las instalaciones on-premises y la nube, y se sincronizan cuando sea necesario. “Los trabajos de EDA realmente agotan los sistemas de almacenamiento: escriben mucho, leen mucho”, dice Ray. “IO Ops de IBM funcionó desde el día 1”.
- IBM® Aspera para transferencia de alta velocidad de archivos grandes y cargas de trabajo hacia y desde las instalaciones on-premises y la nube.
- Red Hat OpenShift para ayudar a levantar y cambiar cargas de trabajo, principalmente cargas de trabajo Unix para EDA, entre las instalaciones on-premises y la nube.
Para cumplir con los requisitos de seguridad de Cadence, Cadence e IBM integraron los componentes de la solución con IBM Cloud Activity Tracker e IBM Security and Compliance Center para la detección, auditoría y elaboración de informes en torno a eventos relacionados con la seguridad y cumplimiento.
Ray agrega: “IBM tiene un muy buen equipo técnico. Saben lo que están haciendo y están extremadamente enfocados en hacer que el cliente tenga éxito. Comprendieron nuestra visión y colaboraron estrechamente con nosotros para diseñar esta solución y cumplir nuestros objetivos estratégicos”.
Cunningham explica el impacto que la solución puede tener en el tiempo de comercialización. “Está ejecutando un programa para entregar un nuevo producto de silicio, y está en el momento crítico en el que necesita entregar una cierta calidad de resultados, cumplir con los objetivos de verificación o cerciorarse de realizar suficientes pruebas. El tiempo es esencial, y usted quiere ir a la nube lo más rápido posible. Hace varios años, no había forma de hacerlo. Había que lidiar con obstáculos en torno a la seguridad, el levantamiento y el desplazamiento u otras cosas. Ahora, con Cadence OnCloud, podemos hacerlo”.
IBM Cloud HPC está diseñado para ofrecer un mayor rendimiento de almacenamiento, mayor potencia de cálculo y mayores niveles de seguridad y, con estas capacidades, estamos ayudando a Cadence a impulsar la eficiencia general y mejorar la HPC para el rendimiento de la carga de trabajo de software computacional.
“IBM Cloud y Cadence crearon conjuntamente una EDA como experiencia de servicio para satisfacer las demandas de nuestros clientes de una experiencia sin fricciones con capacidad flexible”, dijo Christopher Rusert, líder mundial de computación de alto rendimiento en IBM. “A través de esta asociación, ofrecemos a los clientes un camino flexible hacia la nube para la modernización de aplicaciones EDA”.
No solo es más accesible que nunca más potencia de cálculo, sino que también es más rentable. Con la plataforma IBM Cloud HPC, Cadence superó su objetivo de alta utilización. Ahora, Cadence llevará estas mejoras al mercado, empleando la solución IBM Cloud HPC para respaldar su plataforma EDA SaaS orientada al cliente, Cadence OnCloud.
Ingresa Mahesh Turaga, vicepresidente de desarrollo de negocios en la nube de Cadence. En su puesto, Turaga tiene un profundo conocimiento del mercado de la nube.
“Estamos en la cúspide de una adopción masiva de la nube”, dice Turaga, y agrega que Cadence vio a algunas grandes empresas comprometerse a trasladar todas sus cargas de trabajo de EDA a la nube en los últimos años. Cadence ya vio una adopción significativa de su cartera Cadence OnCloud por parte de clientes pequeños y medianos que realizaron con éxito cientos de tapeouts, el proceso intensivo en computación de producir la fotomáscara final de un circuito integrado, en la nube. Explica que el cambio ahora será impulsado en gran parte por la aparición de tecnologías de IA generativa y modelos de lenguaje grandes (LLM): “Ahora, con la IA generativa y LLM, estamos viendo mejoras de productividad de próxima generación en todos los ámbitos. Las posibilidades son infinitas. Creo que nos hará a todos increíblemente productivos. También impulsará la necesidad de la elasticidad infinita disponible en la nube”.
¿Y el costo? Aunque la factura de la elasticidad infinita puede ser superior a la que una empresa paga por los recursos locales, “es comparar manzanas con naranjas”, dice Turaga. “Mírelo desde el punto de vista de la transformación del negocio”. Menciona a un cliente de Cadence que redujo en dos meses el plazo de comercialización de sus chips al trasladar las cargas de trabajo de EDA a la nube. “Ese es el valor empresarial que hay que tener en cuenta. Si puede acelerar la productividad de sus ingenieros en un determinado porcentaje, ¿qué supone eso para su cuenta de resultados? En un proyecto típico de 5 nm, la mayor parte del costo corresponde al esfuerzo de ingeniería. Incluso si consigue que sus ingenieros sean un 10 % más productivos, tendrá un gran beneficio”.
Cadence Design Systems, Inc. es un líder fundamental en el diseño de sistemas electrónicos, con más de 30 años de experiencia en software computacional. La empresa aplica su estrategia subyacente de diseño de sistemas inteligentes para ofrecer software, hardware e IP que convierten los conceptos de diseño en realidad. Los clientes de Cadence son empresas innovadoras que ofrecen productos electrónicos, desde chips hasta placas y sistemas completos, para las aplicaciones más dinámicas del mercado, incluida la computación a hiperescala, las comunicaciones 5G, la industria automotriz, la telefonía móvil, la industria aeroespacial, el consumo y la atención médica. Durante nueve años consecutivos, la revista Fortune nombró a Cadence como una de las 100 mejores empresas para trabajar.
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Los ejemplos de los clientes se presentan como ilustraciones de cómo esos clientes han utilizado los productos de IBM y los resultados que pueden haber logrado. El rendimiento real, el costo, los ahorros u otros resultados en otros entornos operativos pueden variar.
