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      世界首個開源PDK 谷歌做到了!

      一顆芯片的誕生,需要經歷芯片設計、制造、封裝和測試等步驟,其中芯片設計和制造是最為核心和困難的環(huán)節(jié),但相對設計而言,因為受資金和技術的限制,晶圓制造廠更為稀缺。

      對于任何人而言,如果想要制造芯片,在已經擁有RTL(電阻晶體管邏輯電路)的前提下,還需要克服兩大障礙,一是從芯片代工廠獲得工藝設計套件(PDK),二是有足夠的資金支付制造費用。

      PDK即Process Design Kit 工藝設計包,是連接IC設計公司、代工廠和EDA公司的橋梁。PDK包括設計規(guī)則文件、電學規(guī)則文件、版圖層次定義文件、SPICE仿真模型、器件版圖和期間定制參數。而PDK是將RTL轉化為物理芯片的關鍵步驟,也是實流程開源的障礙,因此想制造自己的芯片,就要有一套可制造且開源的PDK。

      世界首個開源PDK 谷歌做到了!
      圖片源自Google官網

      但在未來,制造自己的芯片將成為可能。最近,Google的軟件工程師Tim Ansell宣布了同SkyWater合作的第一個可制造的、開源的PDK——SkyWater PDK。另外,無需承擔昂貴的制造費用,Google也將提供完全免費的芯片制造流程。

      免費獲得SkyWater PDK的條件

      盡管Google的免費開源芯片能夠提供給所有人,但也有一定的條件。

      申請獲得免費SkyWater PDK的用戶自己的設計必須開源,其次芯片的制程限制在130nm工藝節(jié)點,同時,用戶需要向efabless.com上傳一份開源的Git URL。最終,Google會在申請報名的名單中選擇40個用戶團隊,為其提供10平方毫米的晶片模具,大約100個流片。

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      除了提供免費的芯片制造流程外,獲得申請資格的團隊也無需自己找代工廠代工,Google的合作伙伴SkyWater將為其生產代工。

      SkyWater是一家總部設在美國且擁有美國DMEA認證的集成電路和微設備生產商,專門從事先進的創(chuàng)新工程服務和各種差分集成電路(IC)的批量生產。此外,SkyWater還為航空航天、國防、汽車、云與計算、消費、工業(yè)、物聯網和醫(yī)療等市場的客戶提供服務。

      在芯片制造領域,該公司于2017年接管了原本屬于Cypress Semiconductor(賽普拉斯半導體)的晶圓代工廠,這家工廠采用的常規(guī)制程為130nm和90nm,也可以實現65nm芯片的生產。同時,該工廠專注于為物聯網應用制造高容量的小批量生產,如專用的SRAM和混合信號電路。

      關于具體生產時間,Tim表示,將在今年11月份開始為第一批入選者進行“試生產”,在2021年初進行第二輪生產,并在2021中后期進入常態(tài)化生產。

      有關開源PDK的一些信息

      目前,GitHub上已經有SkyWater PDK開源文檔,可以得到PDK的一些信息。

      文件描述顯示,SkyWater開源PDK內容包括:

      有關在SKY130過程節(jié)點上創(chuàng)建可制造設備所需的設計規(guī)則的全面文檔。

      用于多個開源和專有設計流程的EDA工具支持文件。

      用于創(chuàng)建模擬設計的原始單元庫和模型。

      涵蓋一系列不同用例的多個標準數字單元庫。

      使用PDK的多個文檔示例。

      Sky130是一種成熟的180nm-130nm混合技術,最初由Cypress Semiconductor內部開發(fā),之后歸屬于SkyWater Technology,并為一般工業(yè)所用,此次SkyWater 和Google的合作,將將此項技術推廣至所有人可用。

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      Sky 130工藝節(jié)點技術堆棧包括:

      支持帶有5.0V I / O的內部1.8V(可在2.5V下運行);

      1級本地互連;

      5級金屬;

      具有電感能力;

      具有較高的片狀rho多晶硅電阻器;

      可選的MiM電容器;

      包括SONOS縮小的電池;

      支持10V穩(wěn)壓電源;

      高壓漏極擴展NMOS和PMOS。

      Sky130工藝節(jié)點極具靈活性,為設計人員提供了廣泛的設計選擇。Google表示,如果Sky130工藝節(jié)點成功,未來將會有更多更先進的工藝節(jié)點可供選擇。

      不過,目前GitHub的PDK開源信息還不是全部,相關內容仍在持續(xù)更新中。

      本文參考來源:

      http://fossi-foundation.org/2020/06/30/skywater-pdk

      開源地址:

      http://github.com/google/skywater-pdk

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