左圖名字叫做:守護現(xiàn)金流
這年頭現(xiàn)金流的重要性,不必多說。
右圖名字叫做:人生就是一場豪賭
不管是初創(chuàng)IC設(shè)計公司還是成熟公司,新開始一個項目,總是面臨著前路未知的情況:
1. 周期性存在突發(fā)算力高峰需求,涉及到先進制程問題更加顯著;
2. 每次調(diào)整制程,都面臨新的資源預估,永遠估不準;
3. 可能需要某些內(nèi)部不可用的內(nèi)存和計算資源。
我們今天認真盤一盤,怎么把這門藝術(shù)拉下神壇。
先給大家一個直觀感受。
下圖是我們某客戶全生命周期月度算力實際用量曲線:整個芯片項目全流程為18個月,涉及前端、驗證、后端三大團隊。
1. ?前4個月,只涉及到前端布局與架構(gòu),對于算力需求不高,因此月度算力需求較少;
2. ?從5月開始,前端、驗證、后端均開始工作,算力開始逐步提升,第11個月達算力小高峰,在第16個月達算力最高峰,月度調(diào)度峰值達到百萬級核時以上;
3. ?算力波峰和波谷的核數(shù)差距在20倍以上;
4. ?算力在第16個月達到最高峰后,迅速下降。
下面我們手把手教你怎么把算力規(guī)劃拉下神壇:
Part 1 小白版算法
針對的是:項目全新,團隊人員也比較新,需要從零計算
Part 2 老司機版算法
針對的是:項目全新,但有類似經(jīng)驗的老人在團隊,可以憑經(jīng)驗值估算
PS:Part 1和Part 2 二選一閱讀即可
為了簡化計算,我們根據(jù)現(xiàn)實情況作以下假設(shè):
1. 研發(fā)團隊總?cè)藬?shù)為100;
2. 團隊分為前端、驗證和后端3部分,人數(shù)比值2:1:1;
3. 芯片的全周期分為3個階段,每階段4個月 (僅適用小白版算法);4. 三個團隊主要使用資源類型:前端團隊使用計算型機器;驗證團隊前期使用計算型機器,之后使用內(nèi)存型機器;后端團隊使用內(nèi)存型機器 。
這套小白版算法是我們根據(jù)N家客戶的實際情況,得出的經(jīng)驗參考值:包括不同階段,不同團隊的人員配比與人力占用比例,每人job數(shù),每人每job峰值核數(shù)。
因?qū)嶋H團隊并非全程在此項目中,部分階段人力需折算,即人力占用比例。
在我們的參考值基礎(chǔ)上略做調(diào)整,大家就能大致得出自己公司的相應(yīng)數(shù)值啦。
這套算法通過估算不同階段內(nèi)、各個團隊所需的算力峰值之和,得出每階段的算力峰值。各團隊的峰值計算公式為每人每job峰值核數(shù)(多臺機器則為每臺核數(shù)*機器數(shù))*團隊人數(shù)*每人job數(shù)(每個階段計算方式一致)。
① 階段工作詳情:前端從事設(shè)計相關(guān)工作,驗證團隊同步參與,工作狀態(tài)都較為穩(wěn)定,此階段每月峰值核數(shù)趨于一致;
② 涉及團隊:前端、驗證團隊;
③ 資源并發(fā)需求:前端團隊每人1臺10核、驗證團隊每人1臺20核。
該階段峰值核時計算(計量單位:核小時):
1月:10核*50人*1job=500
2-4月:前端團隊峰值核數(shù)=10*50*1=500 ;
驗證團隊峰值核數(shù)=20*25*1=500;
峰值核數(shù)總計為500+500=1000;
則該階段的峰值核數(shù)在2-4月,為1000
(下同,不再詳述這一計算過程)
① 階段工作詳情:涉及到前端仿真、驗證和部分模塊的版圖工作。6月在前仿最后階段做一次大仿真,是算力小波峰,隨后算力下降;
② 涉及團隊:前端、驗證和后端團隊;
③ 資源并發(fā)需求峰值:
5月:前端團隊每人1臺18核節(jié)點,每人1個job;驗證團隊每人4個job,每個job約18核(人力占用比例:75%);后端團隊每人1臺18核節(jié)點;
6月:前端團隊每人1臺24核節(jié)點,每人1個job;驗證團隊每人6個job,每個job約24核(人力占用比例:75%);后端團隊每人1臺18核節(jié)點;
7月:前端團隊每人1臺18核節(jié)點,每人1個job(人力占用比例:40%);驗證團隊每人3個job,每個job約18核;后端團隊每人1個job,每job約4臺18核節(jié)點;
8月:前端團隊每人1個job,每個job18核(人力占用比例:40%);驗證團隊每人2個job,每個job18核;后端團隊每人1個job,每個job約4臺24核節(jié)點。
計算結(jié)果如下
① 階段工作詳情:主要涉及后端仿真相關(guān)工作;
② 涉及團隊:驗證和后端團隊;
③ 資源并發(fā)需求:
9月:驗證團隊,每人4個job,每個job約18核;后端團隊每人1-2個job,每個job約4臺24核節(jié)點(后端人均完成1.6個job,取值1.6);
10月:驗證團隊每人6個job,每個job約24核;后端團隊每人1-2個job,每job約6臺24核工作節(jié)點(后端人力占用比例:80%,每人2個job);
11月:驗證團隊每人6個job,每個job約24核;后端團隊每人1個job,每job約4臺24核工作節(jié)點;
12月:驗證團隊每人6個job,每個job約18核;后端團隊每人1個job,每job約3臺24核工作節(jié)點。
計算結(jié)果如下
最終全生命周期算力需求圖如下(計量單位:核小時):
可以看出:
1. 和文章開頭的實際用戶算力曲線趨勢一致;
2. 不同月份間的峰值算力差異很大,能達到20倍左右;
3. 不同團隊在不同月份的峰值算力需求差異明顯。
如果對于未來芯片項目,你們有過來人能預估出不同團隊不同階段的算力需求,這套老司機版算法將完全適配你。
這套算法是我們根據(jù)有項目經(jīng)驗的芯片研發(fā)團隊的實際情況,通過填入各月每job峰值核數(shù)、每月最大并行job數(shù),計算出各團隊每月所需的算力峰值。
下面為大家奉上這份《XXX芯片項目-資源需求調(diào)研模板》:
左邊項目為不同的項目團隊。項目團隊內(nèi)部可分為:前端、驗證和后端組。
Step 1:將不同組、每個job所需核數(shù)或內(nèi)存的峰值需求,依次填入中間的“每job峰值核數(shù)”和“每job峰值內(nèi)存”欄目下,負責人填入“團隊負責人”欄目下
例如:每個job需要的峰值核數(shù)為10,每個job需要峰值內(nèi)存為20(據(jù)經(jīng)驗值統(tǒng)計),前端負責人為Andy。
Step 2:在每月欄目下,填入各團隊預期的每月并行最大job數(shù)(簡稱:job數(shù))
Job數(shù)可根據(jù)研發(fā)內(nèi)部統(tǒng)計,也可根據(jù)job數(shù)=每人最大并行job數(shù)*人數(shù)進行計算,如團隊并非全程在此項目中,人力還需折算統(tǒng)計。
例如:2022年2-5月,前端團隊每人最大并行job數(shù)為1,團隊有50人,均100%投入在此項目中,則填入下表的job數(shù)均為:50*1*100%=50。
Step 3:計算各團隊當月峰值算力并相加,得出峰值算力總計(計量單位:核小時)
各團隊的峰值計算公式:每job峰值核數(shù)*job數(shù)(每個階段計算方式一致)。
例如:2022年2-5月,前端團隊的每job峰值核數(shù)為10,job數(shù)為50;2月驗證團隊還未開始任務(wù),3-5月,驗證團隊的每job峰值核數(shù)為20,job數(shù)為25;2-5月,后端團隊還未開始任務(wù)。
計算過程如下
前端團隊:2-5月:10*50=500
驗證團隊:3-5月:20*25=500
將各團隊每月算力峰值相加,得到每月項目的算力峰值,計算得出項目各月算力峰值表
《XXX芯片項目-資源需求調(diào)研模板》Server一欄的Middle /High 型是用戶自己設(shè)定的不同機器配置,后期計算不同機型費用時會用到,跟算力需求計算無關(guān)。
不管是小白版算法還是老司機版算法,都是一個月每天全部按峰值需求跑任務(wù)的前提下進行計算的。但實際情況下,肯定不需要一直按峰值頂格跑。
我們折算一下:
全月全資源峰值用量:峰值核數(shù)*30天*24小時
全月實際用量可能是:峰值核數(shù)*22天*8小時
用小白版算法的數(shù)據(jù)來調(diào)整:
6月算力小波峰:后端按30天*18小時估算,驗證按30天*16小時估算;
10月算力大波峰:后端按30天*24小時估算,驗證按照30天*16小時估算。
得出下表,并繪制成相應(yīng)曲線圖:
灰色曲線為按峰值計算的算力需求
橙色曲線為折算后實際需要的算力
好了,全生命周期算力需求算完了。到了算賬的環(huán)節(jié)了。
灰色代表當月按峰值頂格算的用量,橙色代表月度實際用量。
綠色代表本地資源,必須按這一階段需求峰值準備,也就是按灰色來準備。買不到峰值,肯定會影響到芯片項目進度。
如果是純本地,就是按綠色這根線買。現(xiàn)金流是必須要動用一大筆的了,采購周期也是必須要考慮的。
按照本文開頭我們某客戶全生命周期月度算力實際用量曲線,波峰、波谷間差距可高達20倍,月調(diào)度核時峰值能達到百萬級以上。頂格買……
如果是全云端,就是按橙色這根線花錢。想用就用,不想用就關(guān)掉,用了才花錢。現(xiàn)金流逐步平緩支出。
綠色線和橙色線中間的差距(圖中陰影部分),各人可能有各人的體會。
算力資源規(guī)劃VS現(xiàn)金流
芯片項目周期VS市場競爭格局
具體怎么權(quán)衡和取舍,還是要看企業(yè)自己。
一顆芯片設(shè)計完整生命周期下,不同階段,不同應(yīng)用場景,對算力更精細的需求差異,我們相應(yīng)的推薦和建議,以后再聊。
- END -
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作者 | 高歌
編輯 | Panken
芯東西5月12日報道,2022年以來,新冠肺炎疫情對上海、深圳等地造成了較大影響,居家辦公在各行各業(yè)中變得十分普遍。上海作為芯片產(chǎn)業(yè)的聚集地,很多芯片設(shè)計公司也因此轉(zhuǎn)向居家辦公。
那么芯片設(shè)計在家就能夠完成嗎?
對芯片工程師來說,他們“畫”出芯片的“筆”就是EDA(電子設(shè)計自動化)工具。云端的EDA工具就是芯片工程師能夠居家辦公、用家用設(shè)備設(shè)計出芯片的關(guān)鍵。
但同時,上云對芯片企業(yè)來說并不輕松。如何兼容各類EDA工具、保障數(shù)據(jù)安全和運行速度穩(wěn)定,并能讓工程師快速上手,都是云平臺需要面對的挑戰(zhàn)。
如今,EDA云平臺產(chǎn)業(yè)遇到市場良機,而質(zhì)疑仍存。
為此,芯東西采訪到了為芯片設(shè)計公司提供EDA云平臺的速石科技創(chuàng)始人、CEO陳熹,講一講芯片設(shè)計到底如何能夠在家完成。
01. 2021年芯片設(shè)計創(chuàng)企新增592家云端EDA成居家辦公關(guān)鍵
疫情之下,芯片創(chuàng)企正遭遇資金短缺、工作效率降低、流片時間不確定等多種困境。根據(jù)2021年中國半導體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計,中國共有2810家芯片設(shè)計企業(yè),較2020年多了592家,同比增長26.7%。這些芯片設(shè)計公司大多集中在上海、深圳和北京三地,目前都面臨疫情影響。
從2017年至今,中國芯片設(shè)計企業(yè)數(shù)量從1380家增長到2810家,新增1430家。這意味著,全國一半以上芯片設(shè)計企業(yè)的創(chuàng)建時間不超過5年。2020和2021兩年,業(yè)界更是涌現(xiàn)出1030家新的芯片設(shè)計創(chuàng)企。
對于芯片設(shè)計公司來說,EDA(電子設(shè)計自動化)工具是他們賴以生存的必需品。疫情下,居家辦公的芯片工程師要依靠云端的EDA平臺工作。如果芯片設(shè)計公司選擇自行搭建云平臺,就意味著加大IT部門的投入。
而當芯片設(shè)計團隊進行仿真和驗證時,往往需要調(diào)用大規(guī)模的算力集群,其算力節(jié)點的數(shù)量從幾臺到幾千臺不等。在這樣大的算力環(huán)境下,整個集群算力的管理和調(diào)度、算力集群和存儲系統(tǒng)的交互,同樣需要一支專業(yè)的IT團隊進行操作。
但對大部分芯片創(chuàng)企來說,如果想要生存發(fā)展,就要盡早實現(xiàn)芯片流片,將產(chǎn)品交付客戶,芯片設(shè)計效率至關(guān)重要。這個過程中,芯片設(shè)計公司每一分錢都要花到刀刃上,往往缺乏額外的精力和資源搭建、運維自己的云平臺。在芯片設(shè)計團隊尚不完備的情況下,專業(yè)IT團隊過于奢侈。
當被迫居家辦公時,芯片設(shè)計公司正在面對種種挑戰(zhàn)。
作為資深從業(yè)者,一站式云平臺供應(yīng)商速石科技的創(chuàng)始人、CEO陳熹告訴芯東西,家庭、個人設(shè)備缺乏芯片設(shè)計所需的專業(yè)并行計算環(huán)境、EDA工具、硬件以及支撐服務(wù)體系。
芯片工程師在居家辦公時會遇到硬件/網(wǎng)絡(luò)帶寬不達標、家用環(huán)境無法保障安全、團隊協(xié)作不順等諸多困難。同時芯片創(chuàng)企的業(yè)務(wù)規(guī)模會快速擴張,算力資源需求存在不確定性。
因此,對初創(chuàng)公司來說,一種可擴展、避免大量資金投入、能夠快速采用的云平臺或許是解決這些問題的關(guān)鍵。
02.EDA云平臺產(chǎn)業(yè)已至關(guān)鍵節(jié)點國內(nèi)市場規(guī)模達百億元
除了創(chuàng)企,非初創(chuàng)芯片設(shè)計公司也對云平臺有著需求。從算力上來說,隨著芯片設(shè)計公司規(guī)模的不斷擴大、所研發(fā)芯片制程的演進,其算力需求也會增加。
如果擴充本地計算集群,芯片設(shè)計公司需要在硬件、場地、人員、運維等方面進行大量投入,且芯片設(shè)計的算力需求存在波動:任務(wù)數(shù)量低谷時算力閑置,高峰時任務(wù)需排隊進行。
有業(yè)內(nèi)專家稱,投片前3個月,芯片設(shè)計公司對算力的需求是“無限”的。對這種波動型的需求,芯片設(shè)計公司單純地擴大本地數(shù)據(jù)中心規(guī)模,并不能很好地解決問題。即使是大型芯片設(shè)計公司,在計算需求不斷增大后,傳統(tǒng)的托管IDC計算模式仍可能出現(xiàn)問題,不能及時輸出成果,降低設(shè)計效率。
相比之下,云平臺可以更靈活地調(diào)用算力,任務(wù)高峰時可調(diào)用海量云端算力,低谷時則減少調(diào)用算力,能夠顯著提升芯片設(shè)計效率。
因此,自2010年、2011年起,Cadence、Synopsys等國際EDA巨頭開始提出了EDA上云的概念。之后,英特爾、英偉達等芯片巨頭開始探索EDA云工具的應(yīng)用。2015年后,公有云架構(gòu)逐漸穩(wěn)固,數(shù)據(jù)安全體系逐漸成熟。
如今,EDA云平臺的工具和運行環(huán)境已逐漸整合在一起,且產(chǎn)品能夠規(guī)模化地復制到不同的行業(yè),并提供給客戶。可以說,EDA云平臺產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點。
隨著技術(shù)發(fā)展,EDA云市場正快速擴大。其中,大量新增的中國芯片企業(yè)撐起了一個價值百億的EDA云平臺市場。陳熹估計,截至2021年年底,中國EDA云平臺的市場規(guī)模大概達到一百億元,年復合增長率在20%以上。
快速發(fā)展的EDA云市場中,速石科技這樣的企業(yè)正在逐漸成為重要力量。
盡管亞馬遜、阿里云、華為云等主流云廠商的解決方案較為完善,但其產(chǎn)品和服務(wù)數(shù)量較為龐大,對芯片設(shè)計行業(yè)沒有針對性,界面也較為復雜,工程師學習存在一定門檻和成本。而較Cadence、Synopsys、西門子EDA等國際EDA巨頭的云平臺,速石科技采用EDA廠商中立、多云的環(huán)境和架構(gòu),能夠為芯片設(shè)計公司提供兼容、完善的EDA工具鏈,以及“在任何時間點、任何應(yīng)用場景中,最適合他們、最具性價比的云資源”。
03.為客戶提供云端“超算”將仿真效率提升42倍
盡管EDA云平臺市場不斷壯大,但在半導體這樣一個極度追求穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)安全的產(chǎn)業(yè),很多芯片設(shè)計公司對這樣一個新興產(chǎn)業(yè)抱有質(zhì)疑。有芯片創(chuàng)企高管透露,芯片設(shè)計數(shù)據(jù)上云的安全性和云端任務(wù)的運算速度,是他對EDA云平臺最大的擔心。
面對質(zhì)疑,陳熹回應(yīng)稱,在數(shù)據(jù)存儲、運行和計算資源的可靠性上,大規(guī)模云較本地數(shù)據(jù)中心更加安全。在云的基礎(chǔ)架構(gòu)上,其可靠性能夠達到六個九(99.9999%)甚至十三個九(99.99999999999%)的程度,這是本地數(shù)據(jù)中心很難達到的。
同時,速石科技的一站式IC設(shè)計云平臺從設(shè)計之初就進行了通盤考慮,添加了應(yīng)用層面上、端到端的數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)加密功能。這些功能使云供應(yīng)商和速石科技無法觸碰到客戶的芯片設(shè)計數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)資產(chǎn),從技術(shù)架構(gòu)上保障了客戶的信息安全。
陳熹稱,作為專業(yè)的云平臺廠商,速石科技能夠從流程、管理等方面給客戶一體式的數(shù)據(jù)安全保護。他強調(diào):“客戶想到的問題我們都已經(jīng)想到,并且有相應(yīng)的解決方案;客戶還沒想到的問題,我們也有相應(yīng)的流程和方案。”
在數(shù)據(jù)運行方面,如今的云技術(shù)也可以滿足芯片設(shè)計所需的算力和穩(wěn)定性。
以速石科技為例,其采用了專業(yè)計算領(lǐng)域較為先進的無服務(wù)器架構(gòu),有自己的調(diào)度器和并行文件系統(tǒng),相當于向芯片設(shè)計客戶提供一臺定制化的超級計算機。
2019年,速石科技就以1.1626 Petaflops的成績排名第482名,成為全球第二、亞洲唯一一家以公有云算力躋身超級計算機TOP500的公司。更重要的是,速石科技調(diào)度這一全球TOP500的超算算力,只花費了5530美元和4個小時,遠低于其他上榜超算,展現(xiàn)了云平臺的優(yōu)勢。
在實際應(yīng)用中,速石科技也收獲了很多經(jīng)典案例。
據(jù)陳熹分享,有小型芯片設(shè)計公司使用速石科技的全云架構(gòu)方案,將在Synopsys HSpice工具上的仿真效率提升了42倍。原本需要30天的仿真流程,僅用17小時就順利完成。
2021年,速石科技成為了三星Foundry國內(nèi)首家SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)云合作伙伴。
陳熹透露,如今在半導體領(lǐng)域,速石科技已服務(wù)于中穎電子、納芯微、士蘭微、華大北斗、復旦大學等國內(nèi)的企業(yè)與高校。速石科技也希望為芯片設(shè)計公司提供最優(yōu)秀的產(chǎn)品,成為其成長過程中最重要的合作伙伴。
04.結(jié)語:芯片設(shè)計所需算力不斷升級中立EDA云平臺或成脫困關(guān)鍵
上云是EDA行業(yè)一個長期的發(fā)展趨勢。隨著芯片制程的演進,芯片設(shè)計的成本快速上升,邏輯仿真、驗證、版圖設(shè)計所需算力規(guī)模不斷增加。本地數(shù)據(jù)中心的建造運維投入、專業(yè)IT人員的招募、安全系統(tǒng)的構(gòu)建都是芯片設(shè)計公司需要面對的挑戰(zhàn)。
全球疫情下,EDA云平臺的價值更是凸顯。作為一個新興的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié),EDA云平臺正在高漲的下游需求中成長,成為EDA產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵賽道之一。
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續(xù)集來了:上回那個“吃雞”成功的IC人后來發(fā)生了什么?
這一屆科研計算人趕DDL紅寶書:學生篇
缺人!缺錢!趕時間!初創(chuàng)IC設(shè)計公司如何“絕地求生”?
速石科技獲元禾璞華領(lǐng)投數(shù)千萬美元B輪融資
一次搞懂速石科技三大產(chǎn)品:FCC、FCC-E、FCP
速石科技成三星Foundry國內(nèi)首家SAFE云合作伙伴
EDA云平臺49問
國內(nèi)超算發(fā)展近40年,終于遇到了一個像樣的對手
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花費4小時5500美元,速石科技躋身全球超算TOP500
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