Astera Labs: Cloud-basiertes HPC für bessere Designs

Der schnelle Zugriff auf die neuesten speziellen skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren in Amazon EC2 z1d*-Instanzen erweist sich als unschätzbarer Vorteil.

Auf einen Blick:

  • Astera Labs, ein Halbleiterunternehmen ohne eigene Produktionsstätten (fabless) entwickelt maßgeschneiderte Verbindungslösungen für datenzentrierte Systeme.

  • Astera Labs nutzte bald den speziellen skalierbaren Intel® Xeon® Prozessor in den Amazon Web Services EC2 z1d Instanzen. Durch die Nutzung der Cloud für seine HP-Anforderungen reduzierte Astera Labs die Entwicklungsdauer für sein erstes Halbleiterangebot schätzungsweise um 30 bis 40 % und stellte dabei sicher, dass das hochwertige Produkt den Ansprüchen seiner Kunden entspricht.

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Kurzübersicht:

Astera Labs, Inc., ein Fabless-Halbleiterunternehmen mit Sitz in Kaliforniens Silicon Valley entwickelt maßgeschneiderte Verbindungslösungen für datenzentrierte Systeme. Das Produktportfolio des Unternehmens umfasst systembewusste Halbleiterschaltungen, Mainboards und Dienstleistungen, um robuste PCIe*-Konnektivität zu ermöglichen. Das Unternehmen entwickelte sich in weniger als einem Jahr von einem brandneuen Start-Up zum Anbieter eines voll entwickelten PCIe 5.0 Chipsatzes der nächsten Generation, indem es ein neuartiges cloud-exklusives Geschäftsmodell auf Amazon Web Services (AWS) benutzt. Als Benutzer von AWS gehörte Astera Labs zu den ersten Halbleiterunternehmen, die die speziellen skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren in den Amazon EC2 z1d* Instanzen nutzten. Indem es sich für alle seine HPC-Anforderungen (High Performance Computing) auf die Cloud verließ, reduzierte Astera Labs die Entwicklungszeit für seinen ersten Halbleiterchip im Vergleich zu einem traditionellen Verfahren schätzungsweise um 30 bis 40 %, stellte aber immer noch sicher, dass sein hochwertiges Produkt den strengen Anforderungen seiner anspruchsvollen Kunden entspricht.

Herausforderung

Astera Labs folgte seinem großen Ziel, der vertrauenswürdige Partner zur Verteilung von Daten in intelligenten Systemen zu sein, und begann Ende 2017 ganz vom Nullpunkt aus. Das Unternehmen wurde von Branchenveteranen gegründet, die viel Erfahrung im Chipdesign besitzen, aber es fehlte an Expertise im Betrieb von IT-Systemen und der EDA-Verwaltung (Electronic Design Automation). Nachdem es die Vor- und Nachteile von örtlicher, hybrider oder cloudbasierter IT sorgfältig untersucht hatte, entschied sich Astera Labs, zu 100 % eine öffentliche Cloud zu verwenden. Dies basierte unter anderem auf Optionen für das Auslagern des Support und den Prioritäten bezüglich geschäftlicher Flexibilität und Rechenelastizität.

Nach Jitendra Mohan, CEO von Astera Labs, wollte sein Team gerne die cloudbasierte Methode nutzen, wusste aber nicht, wie es anfangen sollte. „Astera kontaktierte AWS, das uns wiederum an Six Nines IT verwies, einen Premier AWS Consulting-Partner“, sagte Mohan. „Six Nines erläuterte unsere verschciedenen Optionen auf AWS und auf der Grundlage dieser Ratschläge führten wir unsere eigene Studie durch und entwickelten unsere bevorzugte Methode. Zu Beginn bemühten wir uns nicht, einen möglichst effizienten Dateiserver einzurichten, und ähnliche Dinge. Wir wollten lediglich Simulationen durchführen, wie vorher, und dann mti unseren Deisgns beginnen. Es dauerte nur einige Wochen. Anfangs hatten wir wirklich nichts anderes als unsere Notebooks, und dann konnten wir schon einige Simulationen durchführen.

Lösung

Jason Cutrer, Gründer und Präsident von Six Nines IT, erklärte, dass Six Nines Astera Labs dabei half, eine umfassende Chipdesign-Umgebung zu gestalten, konfigurieren und pflegen, die zu 100 % auf AWS läuft. „Einer der Vorteile der Parnerschaft mit Six Nines ist, dass wir eine Menge Branchenerfahrung mit EDA-spezifischen und HPC-Workloads haben. Daher konnten wir ihre Konfiguration und Markteinführungszeit mithilfe einer Infrastruktur deutlich beschleunigen, die sie bei Design und Simulation unterstützt“, erläuterte Cutrer. „Während der Beratung empfahlen wir eine Reihe von AWS-Instanzentypen auf der Basis von Intel-Technik, die Asteras Entwicklungsplan beschleunigten.“

Als Teil seiner ersten Schritte in der Cloud arbietet Astera Labs am Design eines neuen Halbleiter-Chips. „Für Simulationen verwendeten wir vor allem Amazon EC2 C5 und R5-Instanzen, sowie EC2 z1d-Instanzen, sobald sie verfügbar wurden. Für das Backend nutzen wir andere Gerätetypen, einschließlich der z1D-, R5- und R4-Instanzen. Für allgemeine Aufgaben nutzen wir auch andere Instanzentypen“, erklärte Mohan.

„Als wir unsere anfängliche Architektur zusammenstellten, waren die z1d-Instanzen noch nicht erschienen. Sobald diese verfügbar waren, nutzten wir sie intensiv für Simulationen und auch das Backend.“ — Jitendra Mohan, CEO von Astera Labs

Je nach Größe umfassen die C5-Instanzen entweder spezielle skalierbare Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation, skalierbare Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation oder die Intel Xeon Platinum 8000 Prozessorreihe der 1. Generation. Die Instanzen mit speziellen skalierbare Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation besitzen eine dauerhafte All-Core-Turbofrequenz von 3,6 GHz und eine maximale Single-Core-Turbofrequenz von 3,9 GHz, was sie zu idealen Arbeitspferden für Simulationen macht. Die anderen können eine dauerhafte All-Core-Turbofrequenz von bis zu 3,4 GHz und eine Single-Core-Turbofrequenz von bis zu 3,5 GHz erreichen, wenn sie Intel® Turbo-Boost-Technik nutzen.

Dank der speziellen skalierbaren Intel Xeon Prozessoren gehören die z1d-Instanzen zu den schnellsten in der Cloud. Sie bieten eine hohe Single-Thread-Leistung und eine dauerhafte Kernfrequenz von bis zu 4,0 GHz. Eine noch höhere Leistung ist mithilfe der Intel® Turbo-Boost-Technik möglich, die Prozessor- und Grafikleistung für Spitzenlasten beschleunigt, wenn Kerne unterhalb bestimmter Leistungs-, Strom- und Temperaturschwellen arbeiten. „Als wir unsere anfängliche Architektur zusammenstellten, waren die z1d-Instanzen noch nicht erschienen. Sobald diese verfügbar waren, nutzten wir sie intensiv für Simulationen und auch das Backend“, sagte Mohan.

Jitendra Mohan, CEO von Astera Labs, erklärt, dass das Unternehmen die neuesten HPC-Instanzen auf AWS verwendet, um eine hohe Ausführungsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit zu bieten.

Ergebnis

Die z1d-Instanzen sind speziell für die EDA-Branche konzipiert und daher war es ein enormer Vorteil, diese nutzen zu können, sobald sie in der öffentlichen Cloud verfügbar waren. „Zeit ist Geld, wie es so schön heißt, und wir begannen, die z1d aufgrund der Verarbeitungsgeschwindigkeit zu nutzen. Die Verfügbarkeit von z1d-Instanzen und die Gelegenheit zur parallelen Durchführung vieler Aufgaben gab uns die Möglichkeit, Aufgaben deutlich schneller auszuführen als in den alten Instanzen, was einen direkten Einfluss auf unseren Erfolg hatte“, erklärte Mohan.

Mohan bemerkte, dass die Leistung und die Zuverlässigkeit der Intel® Prozessoren in den verschiedenen AWS-Instanzen seit Beginn der Arbeit in der Cloud alle Erwartungen erfüllt und übertroffen haben: „Bei Prozessoren ist die Ausführungsgeschwindigkeit sehr wichtig, weshalb wir die C5 und z1d-Instanzen wählten, aber die Zuverlässigkeit stellt auch einen entscheidenden Faktor dar. Offensichtlich ist ein Problem in der Mitte eines Projekts, dessen Ausführung drei bis vier Tage erfordert, ein echtes Hindernis. Im Jahr oder so während unseres ersten Designprojekts hatten wir es mit Tausenden von Maschinen zu tun, die von der Infrastruktur her grundsolide waren, und es gab praktisch keine Abstürze.“

Insgesamt gehörten zu den Vorteilen des Cloud-Konzepts eine kürzere Bearbeitunsgzeit und schnellere Iterationen für Designs und Simulationen. „Wir konnten einen Chip mit höherer Qualität viel schneller erstellen, als es uns mit den eigenen Ressourcen möglich gewesen wäre. Wenn wir das vor Ort versucht hätten, wäre es unglaublich teuer und wahrscheinlich unmöglich gewesen.“

Zusammenfassung

Durch die ausschließliche Nutzung der Cloud verfügt Astera Labs ein hohes Maß an betrieblicher Flexibilität. Es kann nicht nur AWS-Ressourcen einfach nach Bedarf auf- und abskalieren, um die Designprozesse zu beschleunigen und die Kosten zu zügeln, sondern kann auch die Ressourcen verwenden, die für eine bestimmte Workloads am besten geeignet sind. AWS bietet Recheninstanzen, die mehrere Generationen von Intel Prozessoren und Technologie umfassen, darunter spezielle skalierbare Intel Xeon Prozessoren und skalierbare Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation. Die Fähigkeit zur sofortigen Nutzung der neuesten Intel Technologie, sobald neue AWS-Recheninstanzen verfügbar werden, wird auch in Zukunft Astera Labs einen Vorteil bieten.

Technologie-Highlights

  • Amazon EC2 z1d-Instanzen – spezieller skalierbarer Intel® Xeon® Prozessor
  • Amazon EC2 C5-Instanzen – skalierbarer Intel® Xeon® Prozessor der 2. Generation
  • Amazon EC2 R5-Instanzen – Intel® Xeon® Platinum 8000 Prozessorreihe

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