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世界首个开源PDK 谷歌做到了!
2020-07-08 21:14:39  出处:雷锋网  作者:吴优 编辑:宪瑞   点击可以复制本篇文章的标题和链接

一颗芯片的诞生,需要经历芯片设计、制造、封装和测试等步骤,其中芯片设计和制造是最为核心和困难的环节,但相对设计而言,因为受资金和技术的限制,晶圆制造厂更为稀缺。

对于任何人而言,如果想要制造芯片,在已经拥有RTL(电阻晶体管逻辑电路)的前提下,还需要克服两大障碍,一是从芯片代工厂获得工艺设计套件(PDK),二是有足够的资金支付制造费用。

PDK即Process Design Kit 工艺设计包,是连接IC设计公司、代工厂和EDA公司的桥梁。PDK包括设计规则文件、电学规则文件、版图层次定义文件、SPICE仿真模型、器件版图和期间定制参数。而PDK是将RTL转化为物理芯片的关键步骤,也是实流程开源的障碍,因此想制造自己的芯片,就要有一套可制造且开源的PDK。

世界首个开源PDK 谷歌做到了!
图片源自Google官网

但在未来,制造自己的芯片将成为可能。最近,Google的软件工程师Tim Ansell宣布了同SkyWater合作的第一个可制造的、开源的PDK——SkyWater PDK。另外,无需承担昂贵的制造费用,Google也将提供完全免费的芯片制造流程。

免费获得SkyWater PDK的条件

尽管Google的免费开源芯片能够提供给所有人,但也有一定的条件。

申请获得免费SkyWater PDK的用户自己的设计必须开源,其次芯片的制程限制在130nm工艺节点,同时,用户需要向efabless.com上传一份开源的Git URL。最终,Google会在申请报名的名单中选择40个用户团队,为其提供10平方毫米的晶片模具,大约100个流片。

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除了提供免费的芯片制造流程外,获得申请资格的团队也无需自己找代工厂代工,Google的合作伙伴SkyWater将为其生产代工。

SkyWater是一家总部设在美国且拥有美国DMEA认证的集成电路和微设备生产商,专门从事先进的创新工程服务和各种差分集成电路(IC)的批量生产。此外,SkyWater还为航空航天、国防、汽车、云与计算、消费、工业、物联网和医疗等市场的客户提供服务。

在芯片制造领域,该公司于2017年接管了原本属于Cypress Semiconductor(赛普拉斯半导体)的晶圆代工厂,这家工厂采用的常规制程为130nm和90nm,也可以实现65nm芯片的生产。同时,该工厂专注于为物联网应用制造高容量的小批量生产,如专用的SRAM和混合信号电路。

关于具体生产时间,Tim表示,将在今年11月份开始为第一批入选者进行“试生产”,在2021年初进行第二轮生产,并在2021中后期进入常态化生产。

有关开源PDK的一些信息

目前,GitHub上已经有SkyWater PDK开源文档,可以得到PDK的一些信息。

文件描述显示,SkyWater开源PDK内容包括:

有关在SKY130过程节点上创建可制造设备所需的设计规则的全面文档。

用于多个开源和专有设计流程的EDA工具支持文件。

用于创建模拟设计的原始单元库和模型。

涵盖一系列不同用例的多个标准数字单元库。

使用PDK的多个文档示例。

Sky130是一种成熟的180nm-130nm混合技术,最初由Cypress Semiconductor内部开发,之后归属于SkyWater Technology,并为一般工业所用,此次SkyWater 和Google的合作,将将此项技术推广至所有人可用。

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Sky 130工艺节点技术堆栈包括:

支持带有5.0V I / O的内部1.8V(可在2.5V下运行);

1级本地互连;

5级金属;

具有电感能力;

具有较高的片状rho多晶硅电阻器;

可选的MiM电容器;

包括SONOS缩小的电池;

支持10V稳压电源;

高压漏极扩展NMOS和PMOS。

Sky130工艺节点极具灵活性,为设计人员提供了广泛的设计选择。Google表示,如果Sky130工艺节点成功,未来将会有更多更先进的工艺节点可供选择。

不过,目前GitHub的PDK开源信息还不是全部,相关内容仍在持续更新中。

本文参考来源:

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

开源地址:

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

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