作者：电子创新网张国斌
在12月29日召开的2022 中国（深圳）集成电路峰会暨全球存储器行业创新论坛主论坛上，华为闪存存储领域总裁黄涛发表了题为《华为 OceanStor 存储，为半导体行业提供可靠数据加速底座 》主题演讲，全面阐述了华为数据存储助力EDA仿真加速以及面向半导体设计制造的系列解决方案。
面向四大场景，为半导体行业加速
当前数字经济成为经济增长新动能，其中半导体行业是关键。同时，随着半导体技术不断进步，芯片的复杂度、电路设计难度越来越高，半导体行业面临着芯片仿真耗时长、EDA仿真压力大、上市周期压缩三大挑战。针对半导体行业面临的挑战，华为OceanStor存储通过系列产品与解决方案的创新，面向半导体EDA及MASK仿真、半导体CIM智能制造、半导体产线AI质检4大场景，为半导体行业提供可靠数据存储底座。
芯片生产活动中，99%以上的执行和决策依赖于CIM（Computer Integrated Manufacturing）系统，CIM是半导体制造工厂的生命级系统，对可靠性、安全性的要求极高。华为提供业界唯一的SAN/NAS免网关Active-Active双活解决方案以及业界唯一的高端全互联存储架构，提供99.99999%的高可靠性，保障半导体产线业务零中断。
在工厂数字化改造过程中，以AI质检代替传统质检方式，是企业提高生产效率的必然选择。针对AI质检场景中，海量图片和数据对保存及分析有很强的诉求，华为基于OceanStor Dorado全闪存、OceanStor混合闪存存储及DME数据存储管理引擎提供百亿文件秒级检索、超期数据自动删除、冷热数据自动分级等功能特性，助力企业降本增效。
此外，面向IC初创企业，华为推出支持EDA一体化设计及仿真系统的计算型存储。单个设备融合计算、存储、网络和虚拟化的能力并提供丰富的企业级NAS特性，为初创EDA设计企业提供物超所值、简单易用的高性能方案。
面向半导体EDA及MASK仿真这一重要场景，华为根据实际业务诉求，做出了系列优化以助力半导体企业在EDA仿真海量小文件场景下实现仿真效率提升。
熟悉IC设计的人都知道，过去十年中，IC设计中仿真验证成本的增长速度远高于设计成本。数据表明，包括工程师、软件、硬件在内的验证资源占到整个前端设计的70%，而设计本身只占30%，所以仿真验证在整个集成电路行业当中的占比会越来越高，而且随着工艺的升级，该占比还在提升（如上图所示），所以要确保芯片高效开发，就要提升仿真的效率。
与此同时，随着仿真任务数大规模增加，仿真压力也在增加，以某著名IC设计公司为例，2017年该公司EDA仿真JOB数是14亿 ，到了2021年已暴增到127亿！5年增加了近10倍！仿真数目的暴增也要求参与仿真的IT设备要随之迭代升级，并对并发能力、带宽、性能有新的要求。
华为数据存储如何加速EDA仿真，实现效率提升30%？
华为OceanStor Dorado全闪存的NAS功能通过三项关键技术即全局分布式文件系统、智能布局、FlashLink智能盘控配合算法，就分别解决了小文件百万次的读取和快速定位的问题、将海量小文件的访问时延降低到0.5ms、最大程度发挥SSD性能达到上千万OPS的指标，整体实现了比业界高30%的性能。
据笔者了解，目前华为OceanStor Dorado全闪存EDA存储解决方案已经大量商用，很多知名企业都采用了该解决方案用于仿真设计！
那么，华为数据存储是如何大幅度提升EDA仿真效率的？这要从EDA仿真的数据文件和EDA仿真存储面临的挑战来分析。
我们都知道EDA仿真主要分前端业务和后端业务。前端业务主要以RTL编码仿真为主，数据特点基本都是KB级别的小文件，并且主要是8KB左右的文件为主，超过60%以上都是元数据读写，这类场景针对存储的要求就是更高的OPS性能诉求。后端业务，主要以综合优化仿真、编译网表及网表测试为主，主要是GB级别的大文件写场景，这类场景就要求存储具备高带宽能力。
而EDA仿真平台面临的另一个困境是解决方案不匹配或者不会用，表现在：
1、服务器本地盘方案资源利用率低投资浪费
2、共享存储方案选型不对、导致仿真性能差影响研发进度。
3、专业存储不会规划使用。
在同华为数据存储专家的交流中了解到，针对EDA仿真场景中的系列挑战，华为数据存储通过四大举措提升仿真效率！
1、从存储层面针对EDA场景8项优化提升仿真性能30%+
针对海量小文件场景，优化IO性能。EDA场景会有大量删除临时文件的操作，华为OceanStor Dorado全闪存存储专门针对删除操作做了CPU绑核处理，专核专用，确保高负载情况下操作不卡顿。
华为数据存储采用全局共享的分布式文件系统，基于目录均衡打散，消除控制器的瓶颈，支持自动迁移热点目录到空闲控制器上，实现自动负载均衡。
2、全闪存介质升级，能效优化降低整体TCO
存储介质主要分HDD机械硬盘以及SSD全闪存硬盘。以前大多数IC设计企业，会选择采用1.2TB左右的HDD机械硬盘，通过好几个硬盘柜来堆存储性能，但是这样会导致机房空间、功耗大幅增高。目前越来越多的IC设计企业，尤其是一些先进制程的比如7nm、5nm芯片设计企业，为了性能需求会选择SSD全闪存存储。
从投入产出比看，SSD应用可以大大降低企业的运维成本，相比于传统存储需要配置几十个磁盘机柜、上万块HDD磁盘，SSD只需要几个机柜即可；SSD不仅在空间需求上优势明显，在能耗、运维成本上也非常突出：相对于HDD，在相同的容量下，SSD的电力能耗降低70%，空间占用节省50%。在存储系统中每更换1块SSD，带来的节能减排效果，相当于种了150棵树，以及3360个普通家庭熄灯一小时。
3、存储层丰富的企业软件特性，帮助IC设计企业更好的管理数据提升效率
在存储层，通过丰富的软件特性设计可以帮助IC企业更好的管理数据，提升效率。IC设计企业在研发过程中可能会有多个项目，项目组之间的数据为了信息安全需要相互独立。如只有一套存储，那么利用多租户的特性，可以确保数据安全隔离。在EDA仿真中会产生海量临时文件抢占存储资源，IC设计企业可以通过给VIP任务设置最低性能要求，保证关键任务执行中存储资源不被抢占，任务能够高效顺利完成。此外，针对海量小文件备份效率低的问题，通过底层技术，做到“Disk to Disk”的快速备份，性能提升最大可达10倍。
4、存储层四级可靠为EDA仿真平台平稳运行保驾护航
永远在线的方案：通过业界唯一的NAS Active-Active双活解决方案，确保单套存储故障时不会影响生产。
永远在线的系统：通过RAID-TP可以容忍3块硬盘同时失效，另外全闪存储重构1TB时间只需要15分钟，解决坏硬盘不影响生产的问题。
永远在线的架构：通过SmartMatrix全互联架构和独有的SMB Failover功能，可以容忍单套存储系统内单个引擎故障或者7个控制器故障，业务不中断。
永远在线的SSD：通过硬盘全局磨损与反磨损均衡技术，来提升SSD的使用寿命，降低IT运维人员压力。
结语
一分耕耘一分收获，华为数据存储持续投入为中国半导体行业加速发展贡献力量。半导体行业在未来还将持续且快速的发展。作为半导体行业重要的一环，华为OceanStor存储，基于深厚的专业底蕴，融合多家头部设计企业的实际使用诉求，将致力为半导体行业提供可靠加速数据底座。（完）
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