阳明交大引进AMD平台 升级校园先进制程IC设计教学环境

阳明交通大学电机学院副院长柯明道表示，半导体人才培育高度依赖运算基础设施支撑。透过导入AMD EPYC平台与私有云架构，阳明交大建置可支持18门课程、500位学生同时使用的EDA/HPC环境，让先进制程设计训练逐步从研究所延伸至大学部。AMD

半导体制程持续推进，先进制程之集成电路（IC）设计与所使用的EDA（Electronic Design Automation；电子设计自动化）的运算与模拟需求也随之快速攀升。然而过去台湾各大学的IC设计教学环境，长期停留在0.18微米、28纳米等平面式制程，与业界实际采用的FinFET制程存在明显落差。

在教育部晶创计划的资源挹注下，阳明交通大学以第4代AMD EPYC服务器处理器为运算核心，搭配Bigstack虚拟化架构，建置了一套能支持大规模IC设计教学需求的私有云环境，逐步弥合学校教学与产业现场之间长期存在的落差。

阳明交大电机学院副院长柯明道讲座教授表示，随着先进制程IC设计训练需求快速增加，阳明交大近年也持续提升教学环境的运算能力。过去IC设计课程主要以一般PC作为学生线上连线平台，当大量学生同时进行蒙地卡罗分析（Monte Carlo）或APR（Auto Placement and Routing）等高运算需求模拟时，系统负载相当吃重。

若进行布局后模拟（Post-Layout Simulation），单次模拟可能耗时长达一周。对需要反覆调整参数与验证结果的IC设计训练而言，运算效能与资源配置逐渐成为教学能否深化的重要基础。

随着IC设计教学逐渐导入FinFET等先进制程，阳明交大也发现，挑战不仅来自运算需求本身，也包括更高层级的网安与环境管理要求。柯明道教授指出，由于先进制程相关的制程参数、设计规则与PDK数据，多被半导体制造业者列为高度机密，设计数据不得流出至外部环境，因此公有云方案从一开始便不在评估范围内，学校必须建立具隔离与网安管理能力的自有运算环境。

不只增加算力  阳明交大重新打造IC设计教学基础设施

面对运算资源不足与网安管制的双重限制，阳明交大选择导入HPC私有云架构，以第4代AMD EPYC服务器处理器为运算核心，透过Bigstack虚拟化平台统一管理资源。负责规划这次新系统的阳明交大电子所前研究生赖林鸿博士提到，相较于过去数百名学生同时挤在同一台服务器的情况，虚拟化架构能依课程需求动态分配运算资源，并将不同课程的使用环境彼此隔离，单一节点出现问题不会波及其他学生。同时，团队也自建帐号管理平台（Account Management System），将申请、启用到口令重设等行政流程全部软件化，大幅降低管理人力负担。

目前阳明交大已部署10台搭载第4代AMD EPYC处理器的服务器，每台采双路设计，单台最高可提供192个实体核心，整体环境支持18门课程、约500位学生可同时上线使用。在这样的架构下，AMD EPYC处理器的高核心数与强大效能的运算优势，也更能应对IC设计教学所需求的高运算负载。过去常见的系统卡顿与当机问题已大幅改善，学生不再需要长时间等待模拟结果。

硬件环境逐渐到位后，阳明交大也开始将过去多半只存在于研究所的先进制程IC设计训练，逐步延伸至大学部课程。半导体制造业者近年透过ADFP虚拟制程平台开放学界使用，搭配校内HPC运算环境，让FinFET相关的电路设计、模拟与布局训练，正式纳入大学部教学内容，并从大三开始逐步导入。

不过，这类课程的复杂度也远高于传统IC设计教学。柯明道教授表示，学生接触的是与业界相同的工业级IC设计工具，除了学习电路设计本身，也必须同步理解工具操作、设计流程与大量参数设定，对初学者而言门槛相当高。以大学部「模拟IC设计实验」课程为例，此课程需动员7位硕博士研究生担任助教，协助超过百名学生进行实作，每个课程章节皆配置专责助教支持，才能维持课程顺利运作。

在研究端，阳明交大团队目前已透过TSRI（台湾半导体研究中心）的支持，推进7纳米制程的芯片设计。柯明道教授表示，7纳米设计真正困难的地方，不只是完成投片本身，背后还涉及大量设计规则与验证流程，学生必须在就学阶段就开始习惯设计环境，教育部「先进制程IC设计人才培育计划」也提供透过TSRI申请16纳米小区块芯片的免费下线机会，研究所层级的FinFET实体制程训练正在逐步扩大。

衔接产业现实与业界环境保持一致

在AMD平台的选型上，阳明交大延续以往建构IT平台的脉络。赖林鸿博士提到，该校早期已有使用搭载AMD EPYC服务器处理器验证EDA工具兼容性与执行稳定性的经验，确认无虞后才逐步确立采用方向，也使AMD在此次大规模建置中，不只是硬件的选项，更成为支撑教学和稳定运作的重要基础，得以在这次晶创计划资源支持下，从当初的小规模测试，扩展为支持全校教学的大规模建置。

服务器配置上，团队采取两条路线并行：一种以高核心数为主，对应大量学生同时上线的教学负载；另一种则强调较高的单核时脉，优先供对单执行绪效能较为敏感的研究型工作使用。也就是说，在同一套AMD平台架构下，透过Bigstack虚拟化软件动态分配，阳明交大得以兼顾高并发教学需求与研究端对单执行绪效能的要求，同时兼顾教学与研究。

除了上述因素外，阳明交大沿用AMD平台的另一考量，是希望与产业现场保持一致。目前台湾有多数半导体制造与IC设计企业，其IC设计所使用的EDA运算架构已采用AMD平台，这也让AMD平台的价值，不只体现在校内教学与研究的运算支撑上，更体现在与产业主流环境接轨的实务意义。学生在校期间长期使用相同架构，可缩短进入业界后的适应期，快速衔接真实的开发环境。

对于未来规划，柯明道教授透露目前阳明交大正准备启动第三期扩充计划，将引入更高单核效能的服务器节点与GPU节点，以支持AI加速模拟，以及研究所层级更高复杂度的IC设计工作负载。他提到阳明交大研究所学生人数多于大学部，研究端对运算资源的需求本来就更为密集，随着实体制程训练持续深化，此缺口还会持续扩大。

柯明道教授最后表示，学校机构强化基础设施的目标始终是培育人才，以AMD EPYC平台为核心建构的运算环境，让阳明交大可在网安管制与电力限制的现实条件下，同时满足大量学生的教学需求，也持续为研究端的先进制程工作提供后盾，对阳明交大而言，采用AMD EPYC平台的意义不只是提供算力，更是在教学深化、研究推进与产业衔接之间，建立起可长期运作的基础设施。

唯有具备贴近产业现况的运算效能与稳定度，学生才有机会在进入业界前，提前体验真实的先进制程IC设计流程，从而缩短磨合期，成为企业的新战力。