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人人皆可免费造芯?谷歌开源芯片计划已释放90nm、130nm和180nm工艺设计套件

发布时间:2022-8-9 8:05:14   
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来源:AI前线
整理:钰莹
这是世界首个开源 PDK,目前已经提供 130nm、90nm 以及 180nm 的工艺设计套件,这些数字听起来没有 3nm 那么让人兴奋,但在物联网的众多硬件设计中被广泛应用。
谷歌联手 GlobalFoundries,

释放 180nm 的访问权限

 

过去一年,谷歌忙于扩展免费开源芯片设计和制造计划,以进一步构建定制芯片的开发人员社区,并围绕开源硬件构建一个蓬勃发展的生态系统。

 

近日,谷歌宣布与 GlobalFoundries 合作,共同发布基于 Apache 2.0 许可的 GlobalFoundries 180MCU 技术平台的工艺设计套件 ( PDK ),以及用于在 Efabless(一个面向“智能”产品的开放式创新、硬件创建平台)上制造开源设计的免费硅实现程序。

 

根据 GlobalFoundries 的数据,过去几年大约 73% 的代工收入与移动、物联网和汽车等高增长市场相关。具体来说,使用 180nm 的应用在全球每年的产能为 1600 万余片,到 2026 年将增长到  2200 万片。

 

180nm 目前应用在电机控制器、RFID、通用 MCU 和 PMIC 以及物联网传感器、双频 RFID 和电机驱动等领域。此 PDK 包括以下标准单元:

 

  • 数字标准单元库(7 轨和 9 轨)

  • 低 (3.3V)、中 (5V、6V) 和高 (10V) 电压器件

  • SRAM 宏(64x8、128x8、256x8、512x8)

  • I/O 和原语(电阻器、电容器、晶体管、eFuse)单元库在此之前,谷歌曾联手 SkyWater Technology ,提供了 130nm 工艺的芯片设计,随后把工艺推进到 90nm 制造。据悉,130nm 工艺在 2001-2002 年期间首次商业化,现在主要用于研究、小型微控制器开发和混合信号嵌入式设计(如物联网设备)领域。

 

90 nm FDSOI 的工艺则与传统的 CMOS BULK 工艺不同,其在衬底和上层硅之间有一层薄的绝缘体材料。这种薄的氧化物工艺使晶体管比 BULK 工艺中的晶体管要薄得多,并能简化制造工艺。这种额外的绝缘能够在不同的环境条件下提供更好的速度和功率。

 

过去两年,谷歌在 Apache 2.0 许可下发布这些 PDK,两年内获得了超过 350 个独特的 设计 提交,其中大约 240 个是免费制造的。

开源 PDK 的意义:

降低芯片设计门槛

 

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,还需要解决两个问题:一是从芯片代工厂获得 PDK(即 Process Design Kit 工艺设计包),二是有足够的资金支付制造费用。

 

PDK 是将 RTL 转化为物理芯片的关键步骤。一般来说,可以从代工厂获取的信息包括但不限于:设计规则文档和文件、晶体管 spice 仿真库、各种 EDA 工具所需要的 tech 文件、standard cell 以及 IP 的各类库文件 (verilog, gds, cdl, lef, lib, spice) 等。其中部分可能由第三方 IP 公司提供,但是绝大部分都可以从代工厂获得。当然,代工厂一般不会无偿提供,甚至会收取相当大的一笔费用,即便是很老的工艺也可能需要花费数千美元。

 

因此,谷歌开源 PDK 的计划对业界来说意义巨大。当然,使用开源 PDK 也需要遵守相关开源协议的规定。

 

在此前与 SkyWater Technology 的合作中,谷歌曾提到几点要求:申请获得免费 SkyWater PDK 的用户的芯片设计必须开源。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。获得申请资格的团队也无需自己找代工厂代工,SkyWater 将为其生产代工。

  

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