世界首个开源PDK，谷歌做到了！

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。

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。

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。

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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