你是否曾經夢想過要制造自己的芯片?我的意思是,制造出一款正真的物理芯片。
如果你是一個設計高手,同時精通芯片設計、制造的整個流程,那么造出你自己的芯片任然會有兩個主要障礙:你必須從芯片制造廠獲得過程設計套件(PDK)和且必須有足夠的錢來實際支付制造費用。
關于PDK相信大部分EETOP網友都會比小編更加明白。
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包括設計規則文件、電學規則文件、版圖層次定義文件、SPICE仿真模型、器件版圖和期間定制參數。你可以使用PDK進行設計,模擬,繪制和驗證設計,然后再將設計交還給代工廠生產芯片。
因此如果想制造自己的芯片,你必須有PDK。當然通常PDK必須由廠家來提供。不過現在這一制度要被打破了!因為世界上首款開源PDK誕生了!
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。
還有這一切居然是免費的!從用硬件語言、模擬器編寫和驗證芯片,直至真正把它制造出來,個人或者小團隊規模就可以勝任了。要知道,即使是使用180nm- 130nm這樣的工藝節點來制造芯片原型,一旦代工全流程機器開動起來,通常也要花費數萬美元。
而且請放心,谷歌沒有隨便選擇一個晶圓代工廠來完成這些免費制造過程。谷歌及其合作伙伴efabless 選擇了從賽普拉斯半導體剝離出來的SkyWater Technology Foundry。計劃在今年11月為開源中標者進行一次生產,2021年初再生產一次,之后將形成常態。

SkyWater開源PDK
谷歌和Skywater發布了的開源PDK,即工藝開發工具包,它被描述為一個包含設計規則、邏輯和模擬模型以及單元、規格和其他數據的包文件工具,可以將你的RTL文件變成半導體、金屬和其他化學品在塑料封裝的硅片上的實際工作模式。這是有史以來第一個開源的PDK。
SkyWater開源PDK文檔已在 github 入庫。截至2020年5月,該存儲庫的目標是SKY130流程節點。如果SKY130過程節點發布成功,那么將來會有更多更先進的技術節點可用。
支持帶有5.0VI / O的內部1.8V(可在2.5V下運行);
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1級本地互連;
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5級金屬;
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具有電感能力;
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具有較高的片狀rho多晶硅電阻器;
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可選的MiM電容器;
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包括SONOS縮小的電池;
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支持10V穩壓電源;
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高壓漏極擴展NMOS和PMOS。
綜上所述,SKY130工藝節點具有是一個極其靈活的產品工藝,其中包括許多通常可選特征作為標準(特征如局部互連,SONOS功能,MIM電容器和更多)。這為設計人員提供了廣泛的設計選擇靈活性。
申請流程
當然,既然免費,至少目前剛開始的時候沒有那么簡單。那么哪些人可以申請?
1、芯片的設計工具必須是公開的、開源的,你將通過發送一個URL到相關的Git repo來提交你的作品;
2、芯片制程工藝水平只限在130納米,這在2001年左右是相當牛氣的制程技術!
3、不管你是出于業務愛好、學術研究,還是商業初期的試驗,你需要與其他至少40個團隊,經過篩選計劃的認定。
4、你最后可以獲得100個左右的流片,晶片Die面積是10m㎡。
芯片制造開源的終結者SkyWater
SkyWater是總部位于美國的最先進,唯一擁有美國DMEA認證的集成電路和微設備生產廠,專門從事先進的創新工程服務和各種差分集成電路(IC)的批量生產。SkyWater為客戶開發和制造各種市場中的IC提供支持,這些市場包括:航空航天和國防,汽車,計算和云,消費,工業和醫療。是Technology Foundry模式的先驅。
SkyWater 工廠最初由總部位于明尼蘇達州的 Control Data Corporation (CDC) 于 20 世紀 80 年代建立。
CDC 工廠于 1991 年被Cypress半導體公司收購,隨后跟著Cypress多次擴建和升級,于2017年正式從賽普拉斯半導體公司(CY.O)剝離出來,轉給了一群美國投資者。那年,SkyWater成為國防部計劃的一部分,以確保美國軍方進入國內芯片供應鏈。
參考來源:
https://fossi-foundation.org/2020/06/30/skywater-pdk
https://new.qq.com/omn/20200706/20200706A0UTVQ00.html
PDK文檔下載地址:
https://skywater-pdk.readthedocs.io/en/latest/
開源地址:
https://github.com/google/skywater-pdk