GUC fait appel à proteanTecs, partenaire AWS, pour améliorer la fiabilité et la qualité des ASIC à grande échelle

Global Unichip Corporation (GUC) aide les entreprises de systèmes et de semi-conducteurs à développer des circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC), ou micropuces. Chaque génération d'ASIC a une conception plus complexe et utilise des processus de semi-conducteurs plus avancés, ce qui rend plus difficile l'atteinte des objectifs de qualité. Mais ces ASIC deviennent des composants des systèmes de centres de données, où la disponibilité et la fiabilité du système sont essentielles. Pour relever ce défi, GUC a fait appel à proteanTecs, partenaire technologique sélectionné d'Amazon Web Services (AWS), qui utilise des données approfondies et le machine learning pour prévoir les défaillances électroniques. Sa solution logicielle pouvait surveiller les performances des ASIC, même lorsque les ASIC fonctionnent sur le terrain, sans interruption ni perturbation du système. 

« Pour fournir rapidement une rétroaction GUC sur une très grande quantité de données, proteanTecs utilise AWS pour obtenir la capacité de mise à l'échelle et la flexibilité dont elle a besoin pour prendre en charge des charges de travail informatiques hautes performances qui exécutent des millions de simulations chaque jour », explique Yuval Bonen, cofondateur et vice-président des logiciels chez proteanTecs. Grâce à la plateforme d'analyse proteanTecs alimentée par AWS, les clients de GUC peuvent surveiller de près leurs ASIC afin de détecter et de réparer de manière proactive les défaillances du silicium.

GUC se concentre sur la conception, le développement de la propriété intellectuelle (IP) des interfaces et la gestion de la fabrication d'ASIC par son principal actionnaire, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). La fonderie mondiale de semi-conducteurs à grande échelle a fabriqué 10 761 produits différents en utilisant 272 technologies distinctes pour 499 clients différents en 2019. « Nous adoptons un nouveau procédé de fabrication de semi-conducteurs, une nouvelle technologie d'assemblage et de nouvelles interfaces avant que le client ne nous fasse part de ses projets », explique Igor Elkanovich, directeur de la technologie chez GUC. « Nous travaillons en étroite collaboration avec TSMC, de sorte que, même si sa technologie est encore en cours de développement, nous commençons déjà à l'adopter et à développer la propriété intellectuelle en parallèle. Lorsque la technologie TSMC sera disponible pour le client, l'IP aura fait ses preuves sur silicium et fera partie du flux de développement de GUC. » 

Chaque fois que GUC lance une nouvelle génération d'ASIC, la conception et les processus deviennent de plus en plus complexes. « Nous avons multiplié le nombre de transistors, la complexité des puces et la puissance de traitement à de nombreuses reprises, et grâce à la récente révolution des technologies de conditionnement avancées, nous pouvons désormais assembler de nombreuses puces différentes dans un boîtier de circuit intégré hétérogène », explique Elkanovich. Les grands circuits fonctionnels sont fabriqués à l'aide de plusieurs puces en silicium. « Il existe une interconnexion dense entre les puces afin de fournir une bande passante et des performances élevées à nos clients », explique Elkanovich. « Ils exigent de la fiabilité, car la plupart des ASIC sont destinés à des applications critiques, telles que les applications de centres de données qui connaissent une croissance exponentielle. Et une fois qu'ils grandissent, les effets de chaque échec s'aggravent. Nous souhaitons développer les conceptions les plus complexes tout en augmentant la fiabilité. Et c'est un défi que nous relevons avec proteanTecs. » 

GUC a fait appel à proteanTecs pour combiner les données dérivées de la technologie de télémétrie à puce universelle intégrée aux ASIC avec l'intelligence artificielle prédictive et l'analyse de données, à l'aide du système cloud proteanTecs sur AWS, afin de suivre et de réparer les défauts du silicium avant qu'ils ne provoquent une défaillance du système. En prenant ces mesures, GUC et proteanTecs peuvent améliorer la qualité et la fiabilité des ASIC de GUC.

proteanTecs exécute ses charges de travail informatiques hautes performances sur desinstances Spot Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) alimentées par un processeur Intel Xeon. Son système d'orchestration de conteneurs Kubernetes s'exécute également sur des instances Amazon EC2. Et chaque fois que proteanTecs constate une augmentation de la charge de travail, son cluster Kubernetes déclenche une demande visant à augmenter le nombre d'instances Spot afin que proteanTecs puisse traiter facilement cette charge de travail. L'utilisation d'instances Spot réduit les coûts de calcul de l'entreprise d'environ 60 %. 

proteanTecs utilise également Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) pour stocker les métadonnées des applications. Amazon RDS simplifie la configuration, l'exploitation et le dimensionnement d'une base de données relationnelle dans le cloud. Ce service offre une capacité économique et ajustable ainsi qu'une automatisation des tâches administratives chronophages, telles que l'allocation de matériel, le paramétrage de bases de données, l'application de correctifs et les sauvegardes. Cela permet à l'équipe DevOps de l'entreprise de gagner beaucoup de temps. 

La confidentialité des données étant importante pour GUC, proteanTecs fournit à GUC un Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC), qu'elle exécute sur son propre système à l'aide d'AWS. Toute connexion à la solution proteanTecs utilise un réseau privé virtuel, ou un canal fermé sécurisé, qui réduit les risques et empêche proteanTecs et GUC de consulter les données de l'autre.

GUC et proteanTecs ont d'abord collaboré sur l'IP d'interface mémoire à large bande passante de GUC pour les interconnexions puce-à-puce 2.5D. Dans sa conception classique, l'ASIC utilise plusieurs composants de mémoire à large bande passante connectés par des dizaines de milliers de lignes. Pendant le fonctionnement normal de l'ASIC, proteanTecs collecte des données à partir de la télémétrie à puce universelle intégrée à l'ASIC et analyse ces données pour évaluer l'intégrité du signal des lignes sur le terrain. Lorsque proteanTecs détecte une dégradation de la qualité d'une ligne susceptible d'entraîner de futurs défauts, le système la remplace par une ligne redondante préinstallée lors du cycle de maintenance suivant. Cela prolonge le cycle de vie de l'ASIC, prévient les défaillances du système et évite le remplacement coûteux des systèmes défaillants pour les applications des centres de données des clients. L'ensemble de ce processus est réalisé sans interruption ni perturbation du fonctionnement normal des clients. 

GUC surveillait auparavant ses ASIC pendant le processus de fabrication, mais en utilisant proteanTecs, elle peut maintenir cette visibilité et cette réparabilité sur le terrain. « Auparavant, nous n'avions que peu de visibilité sur ce qui se passait dans les ASIC », explique Elkanovich. « Une fois que nous avons ajouté la solution proteanTecs, nous avons eu une vision totalement différente. Maintenant, nous observons et réparons des effets physiques que nous ne pouvions pas découvrir auparavant. »

GUC et proteanTecs collaborent sur la prochaine génération d'interfaces, qui seront développées à l'aide de l'assemblage de puces 3DFabric de TSMC, par opposition à l'assemblage de puces côte à côte de la génération 2.5D. Ces interfaces comporteront des centaines de milliers de lignes entre les puces, augmentant ainsi considérablement la puissance de calcul et la mémoire de chaque ASIC. « Même au tout début de son développement, proteanTecs fait déjà partie intégrante de notre mécanisme de surveillance et de réparation de la fiabilité », déclare Elkanovich. « Nous pouvons désormais aborder ensemble la question de la fiabilité à toutes les étapes du développement, de l'architecture à la mise en œuvre physique. » 

Même si les applications des centres de données des clients se développent et que les ASIC deviennent plus complexes, GUC continuera à proposer une surveillance prédictive des ASIC à l'aide de la solution proposée par le partenaire AWS proteanTecs. « Certains pensent qu'avec la complexité croissante, la fiabilité sera inévitablement compromise », explique Elkanovich. « Notre objectif est tout le contraire. Notre objectif est d'apporter à nos clients une plus grande capacité de mise à l'échelle avec un niveau de fiabilité encore supérieur. »