【微軟攜手台積電創舉】用雲端技術顛覆 IC 設計生態,半導體業如何重新定義產業價值鏈?

台灣微軟總經理孫基康

台積電的 OIP(Open Innovation Platform)開放創新平台找來微軟合作,這一軟一硬的兩大科技巨頭攜手,創下全球半導體供應鏈的創舉。透過微軟雲端技術,讓 IC Desgin 流程走向雲端,降低中小企業及新創的進入門檻;而更重要的是,在雲端完成設計流程共享和創新,不止可應用在半導體業也能複製到全體製造業,並且達成產業與服務雙重升級。

台積電的 OIP 開放創新平台目標是邀上下游及利害關係人一起來參與,用打群架的方式,讓半導體的產出更有效率、更能服務客戶的需求、供應商和製造商也從中獲利。

為落實「開放」和「創新」,OIP 平台之下已啟動四大聯盟來串連實體供應鏈的每個環節。最近更進一步,宣佈了第五大聯盟—雲端聯盟,被視為是全球半導體的歷史轉捩點,將顛覆現有的運作方式。而雲端聯盟的創始重要夥伴就是國際軟體大廠—微軟。縱橫 PC 產業二十年的微軟,要如何提升半導體業的產製效率?

微軟攜手台積電,打造晶片設計的虛擬平台

台灣微軟總經理孫基康表示,微軟參與半導體業的變革一點也不違和。因為微軟挾過去三十年在地端(PC 及 NB 產業)的豐富經驗,近年又轉型走向雲端解決方案提供者,成為擅長連結在地機房與雲端儲存的「混合雲」架構大廠,剛好可以協助過去主力在「地端」的半導體業一起達成變革。

目前市面上也有不少大廠提供雲端解決方案,不過 微軟 Azure 最早投入雲端技術開發,各式功能及算力是台積電雲端聯盟成員中最為完整者 ,從運算、儲存、讀取、人工智慧演算法等等,都居業界之冠。再加上微軟從伺服器服務起家,有十足的把握能整合先進度及精密度最高的 IC 設計供應鏈。

微軟今年加入台積電雲端聯盟,重點放在 VDE(虛擬化設計平台),利用微軟雲端方案 Azure 的強大算力和擴充性,串連整個 IC 設計供應鏈,此舉讓資源不多的中小企業也能透過這個平台來開發晶片。「這對半導體業是很大創舉」孫基康舉例,微軟最近就協助美國一家小型科技新創團隊 SiFive,利用 TSMC 28nm 製程成功開發出 64 位元多核開放原始碼指令集架構 (Multi-Core RISC-V CPU),從設計到 tape out 只花了三個月,而且全部在 Azure 上的 Cadence 工具完成,速度比過去快了五倍以上。

孫基康分析,IC 設計產業在過去三十年一直依循摩爾定律,亦即每十八個月電晶體數量加倍。但隨著摩爾定律逼近極限,如今晶片要再進入下一個先進製程,讓算力加倍,所需要的運算能量包括伺服器、 儲存空間、通訊等,已不是一倍,而是六倍;此外晶圓製造也須投入極為高昂的資本支出,並非一般中小企業可以負擔。

面對運算資源的考量,走上雲端是唯一解方

面對實體運算資源與整體研發的限制,走上雲端是最好的解方。孫基康分析,雲端環境對晶片設計的重要性,來自其結合了所有利害關係人的力量,「讓設計者可以全心設計,不必擔心資源不夠;因微軟 Azure 可以提供強大的 CPU 核心運算能力,20 分鐘內就可開出十萬個 CPU 核心給客戶。」相形之下,一個中型規模的 IC 設計公司,其自有的運算能力大約僅 1 萬個 CPU 核心,更別說是新創和中小企業了。

在台積電的雲端聯盟之下,微軟 Azure 所提供的 VDE 虛擬平台,匯集幾大生態系要角:IC 設計公司、台積電、 微軟、以及 EDA(Electronic Design Automation)電路設計自動化廠商。透過這幾大參與者的力量結合,在雲端擺出強大陣容,便利物聯網等各式新創在最短時間開發出所需的晶片。

搬上雲端並非新點子,「重點在於如何優化晶片設計的流程和效能 ,並且讓成本最佳化,這就須要供應鏈多方密切合作。」孫基康說。

如果企業利用自己的機房,肯定不會是最佳化的環境,因為機房要應付多個不同需求的系統:郵件、人事、財務、工程;肯定無法承載晶片設計每個環節所需的工作負載量,「例如光是一個 EDA 的運算,就須要上萬個 CPU 同時運作,要需要高儲存容量、高速存取、以及可以整合地端和雲端的工具。」

微軟 Azure 四大優勢,讓台積電與微軟一拍即合

微軟身為全球最大的雲端及資料中心佈局廠商,原本就有大量的晶片設計及開發需求,孫基康表示:「我們本來就跟台灣晶圓代工鏈關係密切。」另一方面,微軟也意識到,如果想做跟別人不一樣的解決方案,就要提升晶片品質及獨特性,並且縮短進入市場的時間;「跟台積電進行了策略性討論後,一拍即合,VDE 的概念就誕生了。」

換言之, 微軟是從自己是「使用者」的身份出發,切身了解廠商在開發 IC 時所須經歷的一切 。孫基康說,「由微軟來提供 VDE 這個虛擬設計平台,有四大優勢。」第一是微軟是全球最大雲端佈局供應商,懂得全球佈局的細節和關鍵點;由於晶片設計和晶圓廠也是全球佈局,因此微軟更能理解如何借力使力這樣的全球化架構。

第二個優勢是微軟擅長混合雲。近年雲端雖蔚為顯學,但很多企業的 IT 投資在「地端」,一旦產能沒有滿載時,地端的資源還是必須利用,而微軟既懂雲也懂地,可以充分發揮混合雲架構的優勢 。

第三個優勢是雲端的信賴度已被肯定。孫基康說,台積電組成雲端聯盟,並找來微軟合作,在雲上進行晶片設計的供應鏈串接,代表對資安及保密要求最嚴苛的半導體業,宣告雲端能夠充份保護客戶的智財權。

第四個優勢是微軟的 Scalability(擴充性)。Azure 能夠滿足企業在短時間內突然產生的極大需求,例如微軟可在半小時內提供十萬個核心的算力,「而且不是單純的大量運算,還包括極為複雜的 I/O 讀寫、高速的硬碟存取等。」

兩強聯手,對於產業與自身企業來講都是種「蛻變」

微軟攜手台積電不止顛覆半導體生態系,對兩強本身也是一種蛻變和創新。孫基康說,微軟的 DNA 和台積電相同,都體會到讓生態系活絡的重要性,如果能讓更多新創和大小企業加入先進製程,生態系才能成長,享受更多價值。

「微軟不是單方面賣雲端解決方案給客戶,我們也能利用雲端來加速產品的設計和上市時間,換言之,在客戶享受便利的同時,微軟有好處、台積電也有好處。」他強調,上雲只是第一步,如果只利用雲的基礎建設,效益固然有,但畢竟有限。真正的優點在於,資料上雲之後,AI 和機器學習的應用就會出現。

「像 IC 設計如此大量的運算工程,任何 1-2%的最佳化,都可節省很多成本,提高很大生產效率。Azure 平台可以幫客戶計算出,什麼工作搭配什麼硬體組合最適當、專案排程也能利用 AI 達到最佳化。」

如果連半導體產業都熱切擁抱雲端技術,代表製造業全面創新的時機來了

台積電 OIP 聯盟成立時,台積電北美總裁 Rick Cassidy 在成立大會中表示,「The world change today」,言下之意是,VDE 及雲端聯盟這兩大創新模式,即將改變 IC 設計的世界。隨後微軟高層上台時也說,一年前無法想像微軟加入聯盟,但短短一年就有這麼大突破,是雲端和數位轉型帶來的力量。

孫基康說,身為台積雲端聯盟的夥伴,接下來將全力推動兩個方向。一是讓這個聯盟不止影響台灣,而且在北美、韓國、日本繼續發酵,讓更多人了解聯盟的力量,對生態系帶來更大的價值。

二是將同樣的模式複製到台灣的其他製造業。如果連半導體業都能信賴雲端,且從中獲得最大利益,包括傳統產業在內的其他製造業也可採行相同的作法,甚至重新定義商業模式和達成服務升級。孫基康說,「微軟衷心希望,能協助台灣中小企業走上與半導體相同的升級之路,讓每個企業都能成就非凡。」

(本文開放合作夥伴轉載。)

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