一顆芯片的誕生，需要經(jīng)歷芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試等步驟，其中芯片設(shè)計(jì)和制造是最為核心和困難的環(huán)節(jié)，但相對(duì)設(shè)計(jì)而言，因?yàn)槭苜Y金和技術(shù)的限制，晶圓制造廠更為稀缺。

對(duì)于任何人而言，如果想要制造芯片，在已經(jīng)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(shè)計(jì)套件（PDK），二是有足夠的資金支付制造費(fèi)用。

PDK即Process Design Kit 工藝設(shè)計(jì)包，是連接IC設(shè)計(jì)公司、代工廠和EDA公司的橋梁。PDK包括設(shè)計(jì)規(guī)則文件、電學(xué)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(shù)。而PDK是將RTL轉(zhuǎn)化為物理芯片的關(guān)鍵步驟，也是實(shí)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。

圖片源自Google官網(wǎng)

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(gè)可制造的、開源的PDK—;—;SkyWater PDK。另外，無需承擔(dān)昂貴的制造費(fèi)用，Google也將提供完全免費(fèi)的芯片制造流程。

免費(fèi)獲得SkyWater PDK的條件

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

申請(qǐng)獲得免費(fèi)SkyWater PDK的用戶自己的設(shè)計(jì)必須開源，其次芯片的制程限制在130nm工藝節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，用戶需要向efabless.com上傳一份開源的Git URL。最終，Google會(huì)在申請(qǐng)報(bào)名的名單中選擇40個(gè)用戶團(tuán)隊(duì)，為其提供10平方毫米的晶片模具，大約100個(gè)流片。

除了提供免費(fèi)的芯片制造流程外，獲得申請(qǐng)資格的團(tuán)隊(duì)也無需自己找代工廠代工，Google的合作伙伴SkyWater將為其生產(chǎn)代工。

SkyWater是一家總部設(shè)在美國(guó)且擁有美國(guó)DMEA認(rèn)證的集成電路和微設(shè)備生產(chǎn)商，專門從事先進(jìn)的創(chuàng)新工程服務(wù)和各種差分集成電路（IC）的批量生產(chǎn)。此外，SkyWater還為航空航天、國(guó)防、汽車、云與計(jì)算、消費(fèi)、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和醫(yī)療等市場(chǎng)的客戶提供服務(wù)。

在芯片制造領(lǐng)域，該公司于2017年接管了原本屬于Cypress Semiconductor（賽普拉斯半導(dǎo)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(shí)現(xiàn)65nm芯片的生產(chǎn)。同時(shí)，該工廠專注于為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用制造高容量的小批量生產(chǎn)，如專用的SRAM和混合信號(hào)電路。

關(guān)于具體生產(chǎn)時(shí)間，Tim表示，將在今年11月份開始為第一批入選者進(jìn)行“試生產(chǎn)”，在2021年初進(jìn)行第二輪生產(chǎn)，并在2021中后期進(jìn)入常態(tài)化生產(chǎn)。

有關(guān)開源PDK的一些信息

目前，GitHub上已經(jīng)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(nèi)容包括：

有關(guān)在SKY130過程節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建可制造設(shè)備所需的設(shè)計(jì)規(guī)則的全面文檔。

用于多個(gè)開源和專有設(shè)計(jì)流程的EDA工具支持文件。

用于創(chuàng)建模擬設(shè)計(jì)的原始單元庫(kù)和模型。

涵蓋一系列不同用例的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字單元庫(kù)。

使用PDK的多個(gè)文檔示例。

Sky130是一種成熟的180nm-130nm混合技術(shù)，最初由Cypress Semiconductor內(nèi)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(xiàng)技術(shù)推廣至所有人可用。

Sky 130工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)堆棧包括：

支持帶有5.0V I / O的內(nèi)部1.8V（可在2.5V下運(yùn)行）；

1級(jí)本地互連；

5級(jí)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(kuò)展NMOS和PMOS。

Sky130工藝節(jié)點(diǎn)極具靈活性，為設(shè)計(jì)人員提供了廣泛的設(shè)計(jì)選擇。Google表示，如果Sky130工藝節(jié)點(diǎn)成功，未來將會(huì)有更多更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)可供選擇。

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

本文參考來源：

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

開源地址：

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

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