半導體一直是台灣引以為傲的產業，憑藉著完整的產業聚落及專業分工兩大優勢，得以在國際市場上占有舉足輕重的地位。根據國際半導體產業協會（SEMI）於2020年10月公佈的最新報告，台灣半導體產業總產值預計將達新台幣3兆元以上，可望超越南韓，成為全球第二大，僅次於美國。其中，在晶圓封裝及測試的產值是全球第一、IC設計則為全球二。
雖然半導體產業前景佳，但受到全球競爭日趨激烈、產品迭代速度越來越快等因素影響，單靠產業與分工兩大優勢，很難維持既有競爭力。尤其各種新興應用（如：人工智慧、物聯網、5G）問市，更加深IC設計的挑戰，以5G為例，因為是高頻訊號，使得RF前端IC要處理更多雜訊，加深IC設計複雜度，相對得花費更多時間進行模擬驗證。為此，IC產業長久以來一直在尋求設計時的敏捷協作環境，及EDA（電子設計自動化）驗證的高效運算平台，以爭取產品的最短推出時間，而在雲上進行開發設計，也就成為半導體產業的必然趨勢。
Ansys攜手微軟打造Ansys Cloud提供隨需擴充HPC資源
EDA市場後起之秀、知名模擬軟體業者Ansys，便相當看好EDA上雲的發展趨勢，與微軟攜手在Azure平台上打造Ansys Cloud，讓半導體客戶可以輕鬆使用Azure雲端運算資源來運行Ansys軟體，滿足在5G、AI等發展下，日益龐大且複雜的IC模擬運算需求。
目前Ansys旗下的HFSS、Maxwell、SIwave、Mechanical、Fluent、LSDyna、Discovery等軟體，都已經可以在Ansys Cloud運作，由於Ansys已經事先處理好上雲前相關的前置作業，如：軟體安裝、雲端設置…等，工程師只需選擇機器和區域，就可以開始在Azure上運作Ansys。
以Ansys高頻結構模擬軟體(HFSS)為例，如果要在地端運行並模擬整顆IC晶片的運作，就得使用相當大量的運算資源，例如：單次運行所需要的記憶體容量(RAM)可能就高達2.7TB，這通常只有高效能運算設備(HPC)才能滿足這樣的需求，但HPC採購與維運成本較高，一般中小型企業很難有充足的資源在自家機房建置HPC。
因此，當企業要進行大型積體電路的模擬運算（例如：5G）時，在地端資源有限的情況下，只能降低模擬的精準度，或是改用多次小規模運算的方式去設計晶片，這兩種做法無論哪一種都有可能帶來高雜訊、低準確性的風險，造成後續重工或是增加成本。
而Ansys將HFSS放上Azure後，採用Azure平台H系列虛擬機來運行HFSS工作負載，由於H系列虛擬機採用Intel Xeon Platinum 8168 CPU，透過多核心進行平行運算，再搭配獨特的InfiniBand高速傳輸架構，可以做到很高的資料吞吐量(throughput)，進而提供與高效能運算(HPC)設備相同的資源與算力，不只充分滿足Ansys HFSS軟體的模擬分析需求，尤其在5G這種超大型積體電路的設計會有很明顯的成效，可以替企業省下部署與維運HPC相關設備的龐大成本，還能兼顧IC產業對時效性的要求。根據Ansys測試，HFSS上雲後，可以在32個小時內完成網格劃分、12個小時內完成5GHz RFIC全晶片的模擬驗證。
對於已經投資自有HPC的大型企業來說，在自有系統容量到達極限時，可以運用Ansys Cloud滿足其巔峰需求。至於中小型企業則可以用更低成本的方式，彈性、隨需地使用HPC運算資源，省下自行建置維運的成本。
EDA on Azure四大效益分析
整體而言，EDA上雲後，可望為半導體業者帶來四大效益。
第一、將運算資源做最佳分配。半導體業者可以按照IC專案的優先順序進行資源調配，將比較重要、時程較緊迫的專案，優先上到Azure進行模擬，不必擔心尖峰期間、IT運算容量不足的問題，也讓工程師有比較充裕的時間反覆進行驗證，降低生產階段的錯誤風險，同時還可提高內部IC設計作業的彈性與敏捷度，即便客戶有較迫切的需求，也同樣能做到”Time to Market”的要求。
第二、大幅節省IT維運成本。透過Azure雲端彈性擴充、隨選即用的特性，可以省下的成本，不只是每年的硬體採購及維運費用，還包括IT利用率的提升，這是企業在評估成本時，比較少考量到的隱藏成本。
平均而言，企業上雲後的雲服務使用率約70%，這意味著企業的IT基礎設施浪費了30%，更不用說維護/操作、電源、空間、軟體版本更新等成本，透過Azure協助企業管理IT資源，企業的TCO收益肯定預估將超過30%。更重要的是，微軟會負責更新IT系統版本，提供最新且最先進的硬體資源與軟體版本，確保在Azure雲平台上的運算資源可以發揮最大效率。
第三則是確保IC設計正確性，在晶片交付生產的關鍵時刻，避免發生任何的意外或疏失，否則不只是會增一次性工程成本(NRE)，更有可能延後產品上市時程，造成公司更巨大的損失。
第四則為優化EDA生產力。由於每個EDA工具/工作流程需要使用的運算資源不同，像前端晶片設計（如：RTL）需要大量的運算處理，但在後端設計（如：LVS/DRC、自動佈局佈線ARP、時序驗證Timing sign off）則很消耗記憶體容量。而傳統地端主機的資源，都是採購時就固定好的規格，不會因為目前要處理的是EDA前端工作（或後端工作），就提供多一點CPU（或記憶體），但是雲服務可以，其按照EDA工作需求提供相對應的資源，故能優化EDA模擬驗證的生產力。
（資料來源：數位時代）
