NVIDIA ứng dụng CPU Vera vào quy trình EDA, tăng tốc thiết kế chip thế hệ mới

Độ phức tạp của thiết kế chip hiện đại ngày càng tăng khi các đội ngũ kỹ thuật nỗ lực phát triển các CPU, GPU và hệ thống AI ngày càng tinh vi. Để giúp giải quyết thách thức đó, NVIDIA đang hợp tác với các đơn vị dẫn đầu ngành là Cadence và Synopsys nhằm tối ưu hóa các ứng dụng tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) quan trọng cho NVIDIA Vera CPU.

NVIDIA hiện đang triển khai Vera trong các quy trình làm việc EDA được sử dụng để phát triển thế hệ CPU và GPU tiếp theo của hãng, qua đó chứng minh kiến trúc CPU hiệu năng cao có thể giúp tăng tốc một số khối lượng công việc kỹ thuật đòi hỏi khắt khe nhất trong ngành như thế nào.

Tăng tốc các khối lượng công việc EDA quan trọng

Điều quan trọng ở đây chính là tốc độ sản xuất chip. Từ đó, nhịp độ của các công nghệ trong ngành sẽ được hưởng lợi từ việc tăng cường khối lượng công việc EDA, tạo động lực cho sự phát triển.

Các công nghệ mô phỏng, kiểm chứng và triển khai đóng vai trò trung tâm trong quá trình phát triển chất bán dẫn. Rất lâu trước khi một con chip đi vào sản xuất, các kỹ sư phải dành nhiều năm để xác thực hành vi, xác định các trường hợp biên (corner cases) và tinh chỉnh thiết kế thông qua hàng ngàn lần lặp lại.

Mặc dù GPU và AI đã tăng tốc nhiều khía cạnh của thiết kế chip, một số khối lượng công việc EDA quan trọng vẫn phụ thuộc nhiều vào hiệu năng CPU. Mô phỏng logic, kiểm chứng hình thức (formal verification) và các phần của quá trình triển khai kỹ thuật số thường phụ thuộc vào tốc độ của từng nhân riêng lẻ, hệ thống bộ nhớ hiệu quả và thông lượng tổng thể mạnh mẽ.

Điều đó khiến kiến trúc CPU trở thành một yếu tố quan trọng trong việc xác định tốc độ mà các đội ngũ kỹ thuật có thể xác thực thiết kế, khám phá các phương án thay thế và đưa sản phẩm đến giai đoạn tapeout.

Làm nổi bật những kết quả ban đầu với Cadence và Synopsys

Các thử nghiệm ban đầu của NVIDIA bao gồm một số ứng dụng EDA hàng đầu. Kết quả cho thấy khả năng của Vera trong việc tăng tốc hai trong số các giai đoạn đòi hỏi tính toán chuyên sâu nhất của thiết kế chip hiện đại. Các thử nghiệm sớm trên các quy trình làm việc cấp sản xuất được lựa chọn đã cho thấy những kết quả đầy hứa hẹn.

Cadence Jasper, một nền tảng kiểm chứng hình thức, sử dụng công nghệ chứng minh thông minh và học máy để tìm và sửa lỗi, đồng thời cải thiện năng suất kiểm chứng ngay từ giai đoạn đầu của chu kỳ thiết kế.

Synopsys VCS, một giải pháp kiểm chứng chức năng hiệu năng cao được sử dụng để mô phỏng và xác thực các thiết kế chip phức tạp trước khi chế tạo, đã sử dụng cùng số lượng nhân trong thử nghiệm.

Cả hai ứng dụng đều cho thấy hiệu năng cao hơn tới 1,5 lần trên các khối lượng công việc được chọn.

Ngoài các kết quả đo kiểm (benchmark), NVIDIA đang hợp tác chặt chẽ với cả hai công ty về lập hồ sơ ứng dụng, tối ưu hóa phần mềm và tinh chỉnh cấp hệ thống nhằm cải thiện năng suất kỹ thuật trên phạm vi rộng hơn các quy trình làm việc theo thời gian.

Đưa Vera vào quy trình thiết kế

NVIDIA đang triển khai Vera trong toàn bộ các quy trình làm việc EDA được sử dụng để tạo ra các bộ vi xử lý NVIDIA trong tương lai.

Vera kết hợp 88 nhân CPU NVIDIA Olympus tùy chỉnh với hệ thống bộ nhớ LPDDR5X hiệu suất cao và NVIDIA Scalable Coherent Fabric thế hệ thứ hai, được thiết kế để mang lại hiệu năng trên mỗi nhân mạnh mẽ, băng thông bộ nhớ cao và độ trễ thấp nhất quán cho các ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi khắt khe.

Những khả năng này đặc biệt quan trọng đối với các khối lượng công việc kết hợp giữa các tác vụ nhạy cảm với độ trễ và kiểm thử hồi quy quy mô lớn trên các cụm máy tính (compute farms). Việc thực thi nhanh hơn có thể rút ngắn thời gian chạy kiểm chứng riêng lẻ, trong khi thông lượng lớn hơn cho phép các kỹ sư đánh giá nhiều phương án thiết kế hơn và hoàn thành nhiều bước xác thực hơn trong cùng một khung thời gian phát triển.

Từ RTL đến Silicon

Sau khi xác định kiến trúc và vi kiến trúc của bộ vi xử lý, các kỹ sư mô tả phần lớn hành vi của nó ở cấp độ truyền thanh ghi (RTL). Sau đó, nhiều công nghệ kiểm chứng và triển khai sẽ phối hợp cùng nhau để chuyển đổi thiết kế đó thành silicon có thể sản xuất được.

Các quy trình làm việc này bao gồm mô phỏng logic, kiểm chứng hình thức, kiểm thử hồi quy và triển khai kỹ thuật số, giúp các kỹ sư xác thực chức năng, xác định các trường hợp biên và chuyển đổi thiết kế thành silicon có thể sản xuất được.

Vì các giai đoạn này có mối liên hệ với nhau, việc cải thiện thông lượng kiểm chứng có thể giúp các tổ chức xác định vấn đề sớm hơn và giảm bớt các lần lặp lại thiết kế tốn kém ở giai đoạn sau.

Xây dựng các con chip NVIDIA tương lai bằng CPU NVIDIA

Việc triển khai Vera trong các quy trình kỹ thuật của chính NVIDIA phản ánh một chiến lược rộng lớn hơn: tăng tốc từng khối lượng công việc bằng kiến trúc tính toán phù hợp nhất với tác vụ đó.

Trong lĩnh vực EDA, GPU và AI tiếp tục tăng tốc nhiều thuật toán, trong khi các CPU hiệu năng cao vẫn là yếu tố thiết yếu cho các khối lượng công việc mô phỏng, kiểm chứng và triển khai quan trọng. Cùng với nhau, chúng giúp cải thiện hiệu suất của toàn bộ chu kỳ thiết kế.

Hướng tới tương lai, NVIDIA có kế hoạch phát triển dựa trên Vera với CPU Rosa thế hệ tiếp theo, được vận hành bởi nhân NVIDIA Rigel, đồng thời tiếp tục tối ưu hóa các ứng dụng EDA hàng đầu trong lộ trình CPU của mình.

Bằng cách sử dụng CPU NVIDIA để hỗ trợ thiết kế các CPU và GPU NVIDIA trong tương lai, công ty đang tạo ra một vòng lặp phản hồi liên tục giữa thiết kế silicon, tối ưu hóa phần mềm và kỹ thuật hệ thống, với mỗi thế hệ đều góp phần xây dựng thế hệ tiếp theo.

Tìm hiểu thêm về NVIDIA tại DAC 2026.