陽明交大引進AMD平台 升級校園先進製程IC設計教學環境

陽明交通大學電機學院副院長柯明道表示，半導體人才培育高度依賴運算基礎設施支撐。透過導入AMD EPYC平台與私有雲架構，陽明交大建置可支援18門課程、500位學生同時使用的EDA/HPC環境，讓先進製程設計訓練逐步從研究所延伸至大學部。AMD

半導體製程持續推進，先進製程之積體電路（IC）設計與所使用的EDA（Electronic Design Automation；電子設計自動化）的運算與模擬需求也隨之快速攀升。然而過去台灣各大學的IC設計教學環境，長期停留在0.18微米、28奈米等平面式製程，與業界實際採用的FinFET製程存在明顯落差。

在教育部晶創計畫的資源挹注下，陽明交通大學以第4代AMD EPYC伺服器處理器為運算核心，搭配Bigstack虛擬化架構，建置了一套能支援大規模IC設計教學需求的私有雲環境，逐步彌合學校教學與產業現場之間長期存在的落差。

陽明交大電機學院副院長柯明道講座教授表示，隨著先進製程IC設計訓練需求快速增加，陽明交大近年也持續提升教學環境的運算能力。過去IC設計課程主要以一般PC作為學生遠端連線平台，當大量學生同時進行蒙地卡羅分析（Monte Carlo）或APR（Auto Placement and Routing）等高運算需求模擬時，系統負載相當吃重。

若進行布局後模擬（Post-Layout Simulation），單次模擬可能耗時長達一週。對需要反覆調整參數與驗證結果的IC設計訓練而言，運算效能與資源配置逐漸成為教學能否深化的重要基礎。

隨著IC設計教學逐漸導入FinFET等先進製程，陽明交大也發現，挑戰不僅來自運算需求本身，也包括更高層級的資安與環境管理要求。柯明道教授指出，由於先進製程相關的製程參數、設計規則與PDK資料，多被半導體製造業者列為高度機密，設計資料不得流出至外部環境，因此公有雲方案從一開始便不在評估範圍內，學校必須建立具隔離與資安管理能力的自有運算環境。

不只增加算力  陽明交大重新打造IC設計教學基礎設施

面對運算資源不足與資安管制的雙重限制，陽明交大選擇導入HPC私有雲架構，以第4代AMD EPYC伺服器處理器為運算核心，透過Bigstack虛擬化平台統一管理資源。負責規劃這次新系統的陽明交大電子所前研究生賴林鴻博士提到，相較於過去數百名學生同時擠在同一台伺服器的情況，虛擬化架構能依課程需求動態分配運算資源，並將不同課程的使用環境彼此隔離，單一節點出現問題不會波及其他學生。同時，團隊也自建帳號管理平台（Account Management System），將申請、啟用到密碼重設等行政流程全部軟體化，大幅降低管理人力負擔。

目前陽明交大已部署10台搭載第4代AMD EPYC處理器的伺服器，每台採雙路設計，單台最高可提供192個實體核心，整體環境支援18門課程、約500位學生可同時上線使用。在這樣的架構下，AMD EPYC處理器的高核心數與強大效能的運算優勢，也更能應對IC設計教學所需求的高運算負載。過去常見的系統卡頓與當機問題已大幅改善，學生不再需要長時間等待模擬結果。

硬體環境逐漸到位後，陽明交大也開始將過去多半只存在於研究所的先進製程IC設計訓練，逐步延伸至大學部課程。半導體製造業者近年透過ADFP虛擬製程平台開放學界使用，搭配校內HPC運算環境，讓FinFET相關的電路設計、模擬與布局訓練，正式納入大學部教學內容，並從大三開始逐步導入。

不過，這類課程的複雜度也遠高於傳統IC設計教學。柯明道教授表示，學生接觸的是與業界相同的工業級IC設計工具，除了學習電路設計本身，也必須同步理解工具操作、設計流程與大量參數設定，對初學者而言門檻相當高。以大學部「類比IC設計實驗」課程為例，此課程需動員7位碩博士研究生擔任助教，協助超過百名學生進行實作，每個課程章節皆配置專責助教支援，才能維持課程順利運作。

在研究端，陽明交大團隊目前已透過TSRI（台灣半導體研究中心）的支援，推進7奈米製程的晶片設計。柯明道教授表示，7奈米設計真正困難的地方，不只是完成投片本身，背後還涉及大量設計規則與驗證流程，學生必須在就學階段就開始習慣設計環境，教育部「先進製程IC設計人才培育計畫」也提供透過TSRI申請16奈米小區塊晶片的免費下線機會，研究所層級的FinFET實體製程訓練正在逐步擴大。

銜接產業現實與業界環境保持一致

在AMD平台的選型上，陽明交大延續以往建構IT平台的脈絡。賴林鴻博士提到，該校早期已有使用搭載AMD EPYC伺服器處理器驗證EDA工具相容性與執行穩定性的經驗，確認無虞後才逐步確立採用方向，也使AMD在此次大規模建置中，不只是硬體的選項，更成為支撐教學和穩定運作的重要基礎，得以在這次晶創計畫資源支持下，從當初的小規模測試，擴展為支援全校教學的大規模建置。

伺服器配置上，團隊採取兩條路線並行：一種以高核心數為主，對應大量學生同時上線的教學負載；另一種則強調較高的單核時脈，優先供對單執行緒效能較為敏感的研究型工作使用。也就是說，在同一套AMD平台架構下，透過Bigstack虛擬化軟體動態分配，陽明交大得以兼顧高併發教學需求與研究端對單執行緒效能的要求，同時兼顧教學與研究。

除了上述因素外，陽明交大沿用AMD平台的另一考量，是希望與產業現場保持一致。目前台灣有多數半導體製造與IC設計企業，其IC設計所使用的EDA運算架構已採用AMD平台，這也讓AMD平台的價值，不只體現在校內教學與研究的運算支撐上，更體現在與產業主流環境接軌的實務意義。學生在校期間長期使用相同架構，可縮短進入業界後的適應期，快速銜接真實的開發環境。

對於未來規畫，柯明道教授透露目前陽明交大正準備啟動第三期擴充計畫，將引入更高單核效能的伺服器節點與GPU節點，以支援AI加速模擬，以及研究所層級更高複雜度的IC設計工作負載。他提到陽明交大研究所學生人數多於大學部，研究端對運算資源的需求本來就更為密集，隨著實體製程訓練持續深化，此缺口還會持續擴大。

柯明道教授最後表示，學校機構強化基礎設施的目標始終是培育人才，以AMD EPYC平台為核心建構的運算環境，讓陽明交大可在資安管制與電力限制的現實條件下，同時滿足大量學生的教學需求，也持續為研究端的先進製程工作提供後盾，對陽明交大而言，採用AMD EPYC平台的意義不只是提供算力，更是在教學深化、研究推進與產業銜接之間，建立起可長期運作的基礎設施。

唯有具備貼近產業現況的運算效能與穩定度，學生才有機會在進入業界前，提前體驗真實的先進製程IC設計流程，從而縮短磨合期，成為企業的新戰力。