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。
谷歌的未来计划
开源更多 PDK 是谷歌开源芯片生态系统发展的关键一步，谷歌欢迎软件开发人员和硬件工程师、研究人员和本科生、业余爱好者和行业资深人士、新的初创公司和行业参与者，带来新的想法和经过验证的经验来帮助其发展开放的硅生态系统。
GitHub 链接：
https://github.com/google/gf180mcu-pdk（180nm）
https://github.com/google/skywater-pdk（130nm）
谷歌开放硅开发者门户网站：
https://developers.google.com/silicon
