GUC ha recurrido a proteanTecs, socio de AWS, para aumentar la fiabilidad y calidad de los ASIC a escala

Global Unichip Corporation (GUC) ayuda a las empresas de sistemas y semiconductores a desarrollar circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) o microchips. Cada generación de ASIC tiene un diseño más complejo y utiliza procesos de semiconductores más avanzados, lo que hace más difícil alcanzar los objetivos de calidad. Pero estos ASIC se convierten en componentes de los sistemas de los centros de datos, donde el tiempo de actividad y la fiabilidad del sistema son fundamentales. Para hacer frente a este desafío, GUC recurrió a proteanTecs, socio tecnológico exclusivo de Amazon Web Services (AWS), que utiliza datos exhaustivos y machine learning con el fin de predecir errores en la electrónica. Su solución de software podía monitorizar el rendimiento de los ASIC, incluso mientras funcionaban sobre el terreno, sin tiempos de inactividad ni interrupciones del sistema. 

«Para proporcionar rápidamente información de GUC sobre una cantidad muy grande de datos, proteanTecs utiliza AWS para lograr la escalabilidad y flexibilidad que necesita a fin de admitir cargas de trabajo de computación de alto rendimiento que ejecutan millones de simulaciones cada día», afirma Yuval Bonen, cofounder and vice president of software en proteanTecs. A través de la plataforma de análisis de proteanTecs con tecnología de AWS, los clientes de GUC pueden monitorizar de cerca sus ASIC para detectar y reparar proactivamente los errores de chips.

GUC se centra en el diseño, el desarrollo de propiedad intelectual (IP) de interfaz y la administración de la fabricación de ASIC por parte de su accionista clave, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). La fundición global de semiconductores a gran escala fabricó 10 761 productos diferentes utilizando 272 tecnologías distintas para 499 clientes diferentes en 2019. «Adoptamos un nuevo proceso de semiconductores, una nueva tecnología de ensamblaje y nuevas interfaces antes de que el cliente acuda a nosotros con sus proyectos», afirma Igor Elkanovich, chief technology officer en GUC. «Trabajamos muy estrechamente con TSMC, de modo que mientras su tecnología está aún en desarrollo, nosotros ya estamos empezando a adoptarla y a desarrollar la propiedad intelectual en paralelo. Para cuando la tecnología de TSMC está disponible para el cliente, la propiedad intelectual ya está probada en el chip y forma parte del flujo de desarrollo de GUC.» 

Cada vez que GUC lanza una nueva generación de ASIC, el diseño y los procesos se vuelven más complejos. «Hemos multiplicado por mucho el número de transistores, la complejidad del chip y la capacidad de procesamiento. Además, con la reciente revolución en la tecnología avanzada de envasado, ahora podemos encapsular muchas pastillas distintas en un solo sustrato de circuito integrado heterogéneo», explica Elkanovich. Los grandes circuitos funcionales se fabrican con varias pastilas de silicio. «Existe una densa interconexión entre las pastillas para proporcionar un gran ancho de banda y rendimiento a nuestros clientes», afirma Elkanovich. «Exigen fiabilidad porque la mayoría de los ASIC se destinan a aplicaciones de misión crítica, como las de los centros de datos, que crecen exponencialmente. Y una vez que crecen, el efecto de cada error se agrava. Queremos desarrollar diseños más complejos al tiempo que aumentamos la fiabilidad. Y este es un reto que abordamos con la ayuda de proteanTecs». 

GUC recurrió a proteanTecs para combinar los datos derivados de la tecnología Universal Chip Telemetry integrada en los ASIC con inteligencia artificial predictiva y análisis de datos, utilizando el sistema en la nube de proteanTecs en AWS, para rastrear y reparar los errores del chip antes de que provoquen fallos en el sistema. Gracias a estas medidas, GUC y proteanTecs pueden aumentar la calidad y fiabilidad de los ASIC de GUC.

proteanTecs ejecuta sus cargas de trabajo de computación de alto rendimiento en instancias de spot de Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) con procesadores Intel Xeon. Su sistema de orquestación de contenedores Kubernetes también se ejecuta en instancias de Amazon EC2. Y cada vez que proteanTecs detecta un pico de carga de trabajo, su clúster Kubernetes activa una solicitud para aumentar el número de instancias de spot a fin de que proteanTecs pueda procesar esa carga de trabajo con facilidad. El uso de instancias de spot reduce los costes de computación de la empresa en aproximadamente un 60 por ciento. 

proteanTecs también utiliza Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) para almacenar los metadatos de las aplicaciones. Amazon RDS simplifica las tareas de configuración, uso y escalado de bases de datos relacionales en la nube. Proporciona una capacidad rentable y redimensionable a la vez que automatiza las tareas de administración que consumen mucho tiempo, como el aprovisionamiento de hardware, la configuración de las bases de datos, las revisiones y las copias de seguridad. Esto ahorra mucho tiempo al equipo de DevOps de la empresa. 

Dado que la privacidad de los datos es importante para GUC, proteanTecs proporciona a GUC el servicio Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC), que ejecuta en su propio sistema utilizando AWS. Cualquier conexión a la solución proteanTecs se realiza mediante una red privada virtual o un canal cerrado seguro, lo que permite reducir el riesgo e impide que proteanTecs y GUC accedan a los datos de la otra parte.

GUC y proteanTecs colaboraron por primera vez en la IP de interfaz de memoria de gran ancho de banda de GUC para interconexiones de pastilla a pastilla en 2.5D. En el diseño típico, el ASIC utiliza varios componentes de memoria de gran ancho de banda con decenas de miles de líneas que los conectan. Durante el funcionamiento normal del ASIC, proteanTecs recopila datos de la tecnología Universal Chip Telemetry integrada en el ASIC y los analiza para evaluar la integridad de la señal de las líneas sobre el terreno. Cuando proteanTecs detecta una degradación de la calidad de una línea que puede dar lugar a futuros defectos, el sistema la sustituye por una línea redundante preinstalada durante el siguiente ciclo de mantenimiento. Esto amplía el ciclo de vida del ASIC, previene errores del sistema y evita costosas sustituciones de sistemas defectuosos para las aplicaciones de los centros de datos de los clientes. Todo este proceso se lleva a cabo sin tiempo de inactividad ni interrupción del funcionamiento normal de los clientes. 

En el pasado, GUC monitorizaba sus ASIC durante el proceso de fabricación, pero gracias a proteanTecs puede mantener esa visibilidad y capacidad de reparación sobre el terreno. «Antes teníamos escasa visibilidad de lo que ocurría en los ASIC», afirma Elkanovich. «Una vez que añadimos la solución proteanTecs, obtuvimos una visión totalmente distinta. Ahora observamos y reparamos efectos físicos que antes no podíamos descubrir».

GUC y proteanTecs colaboran en la próxima generación de interfaces, que se desarrollarán utilizando el encapsulado de pastillas 3DFabric de TSMC, en lugar del encapsulado en paralelo de pastillas de la generación 2.5D. Estas interfaces tendrán cientos de miles de líneas entre las pastilas, lo que aumentará enormemente la potencia de computación y la memoria de cada ASIC. Incluso en una fase muy temprana de desarrollo, proteanTecs ya es parte integrante de nuestro mecanismo de control de la fiabilidad y reparación» afirma Elkanovich. «Ahora podemos abordar juntos la fiabilidad en todas las fases de desarrollo, desde la arquitectura hasta la implementación física». 

Aunque las aplicaciones de los centros de datos de los clientes crezcan y los ASIC se vuelvan más complejos, GUC seguirá ofreciendo monitorización predictiva de ASIC mediante la solución que ofrece el socio de AWS proteanTecs. «Hay quien piensa que, con la creciente complejidad, la fiabilidad se verá inevitablemente comprometida», afirma Elkanovich. «Nuestro propósito es el contrario. Nuestro objetivo es ofrecer a nuestros clientes más escalabilidad con un nivel de fiabilidad aún mejor».