Google的開源PDK里面都有啥？嘗鮮版長(zhǎng)這樣！

Google在近期搞了個(gè)芯片業(yè)的大新聞，也就是和工藝代工廠SKYWATER合作，開源了后者的Sky130 Hybrid 180nm/130nm 的PDK（Process Design Kit）來(lái)免費(fèi)給任何人使用。不僅如此，Google還打算首批征集最多40個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)'免費(fèi)'幫助大家流片。

在這里簡(jiǎn)單介紹一下PDK是什么。一般來(lái)說(shuō)芯片在設(shè)計(jì)之初就需要從代工廠獲取相關(guān)的工藝信息，包括但不限于：設(shè)計(jì)規(guī)則文檔和文件、晶體管spice仿真庫(kù)、各種EDA工具所需要的tech文件、standard cell以及IP的各類庫(kù)文件(verilog, gds, cdl, lef, lib, spice)等。其中部分可能由第三方IP公司提供，但是絕大部分都可以從代工廠獲得。這些東西的獲取一般都不是無(wú)償?shù)模瑫?huì)花費(fèi)相當(dāng)大的費(fèi)用，即使是很老的工藝也可能至少需要幾千刀，對(duì)很多小公司、研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人研究者相當(dāng)不友好。流片費(fèi)用更不用說(shuō)，比PDK的費(fèi)用只多不少，因此整體上的芯片設(shè)計(jì)和流片門檻比較高。

本次開源的PDK工藝雖然不先進(jìn)，但是個(gè)人認(rèn)為對(duì)整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)意義不小，尤其是對(duì)研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人來(lái)說(shuō)，能夠拿到真正可以流片的PDK可以使大家可以把自己的很多想法付諸實(shí)踐，更重要的是此PDK支持開源layout工具，進(jìn)一步減輕了開發(fā)者的負(fù)擔(dān)。

那么這次的PDK包含了哪些內(nèi)容呢？首先本工藝的基本信息如下：

我這邊已經(jīng)開始嘗試獲取它。不過(guò)由于本次PDK不僅包含工藝文件和文檔，還包含不同類standard cell的各種庫(kù)文件，目測(cè)文件量不小于20G，目前還沒有完全下載完，不過(guò)已經(jīng)可以嘗嘗鮮看看里面有什么東西了。該P(yáng)DK放在github上托管，任何人都可以下載，其git下來(lái)的頂層目錄結(jié)構(gòu)如下：

不過(guò)由于庫(kù)文件太大，沒法放在一個(gè)repository中，因此要獲取全部的文件還要再多花幾步。進(jìn)入到libraries下面，可以看到次級(jí)目錄中standard cell庫(kù)文件的目錄：

drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hd/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hdll/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hs/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_ls/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_ms/latest

進(jìn)入到每個(gè)目錄下的latest后，分別下載下來(lái)有以下幾種文件：

cd sky130_fd_sc_hd/latest
ll
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 cells
-rw-r--r-- 1 yanfuti 197121 11560 7月  10 22:09 LICENSE
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 models
-rw-r--r-- 1 yanfuti 197121   221 7月  10 22:09 README.rst
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 tech
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 timing

其中cells包含每個(gè)standard cell的各種格式的庫(kù)文件，如verilog, lef, gds, cdl, test_model。models目錄下包含了幾種類型的DFF所需要的verilog/system verilog model。tech目錄下面包含的是tech lef。timing目錄下則是各種PVT條件下的.lib.json，至于.lib文件在哪里，這個(gè)我還在下載，由于文件過(guò)大，需要額外的步驟才能獲取。

除了工藝庫(kù)，還有對(duì)開源layout工具'Magic'的setup文件和tech文件。這個(gè)工具我個(gè)人沒聽過(guò)也沒用過(guò)，不作詳述。除此之外，還有一些IP的庫(kù)文件也包含其中。

magic/		magic techfiles, startup file, PDK script, and key binding script.
netgen/		netgen setup file
qflow/		qflow scripts and graywolf setup files.
klayout/	setup files for klayout
openlane/	setup files for openlane

sky130_fd_io/			Standard I/O
sky130_fd_pr_base/		Primitive devices w/fixed layout
sky130_fd_pr_rf/		RF primitive devices w/fixed layout
sky130_fd_pr_rf2/		Additional RF primitive devices w/fixed layout

本來(lái)以為rf*類的文件是register file類的memory，但是細(xì)看應(yīng)該是混合信號(hào)用到的RF。不過(guò)本次PDK的目標(biāo)設(shè)計(jì)主要是入門級(jí)數(shù)字和混合信號(hào)設(shè)計(jì)，因此有這些IP也不奇怪。

盡管如此，我翻了一遍沒有在里面發(fā)現(xiàn)memory compiler，PLL等SoC設(shè)計(jì)需要的IP，而且也沒有商業(yè)APR工具所需的工藝文件如ICC/ICC2的.tf和.tluplus或者itf, StarRC用的.nxtgrd, QRC用的.qrcTechFile或者ict/cap table等，更沒有IR-Drop和EM分析所需的工藝文件和DRC/LVS/Antenna/ESD分析驗(yàn)證的rule deck，略微有點(diǎn)失望。整體看下來(lái)數(shù)字設(shè)計(jì)的話暫時(shí)只能跑跑DC綜合，如果帶memory的話只能用register搭，芯片規(guī)模比較受限。

后面我會(huì)繼續(xù)深挖PDK的內(nèi)容給大家?guī)?lái)更多信息，同時(shí)我也會(huì)持續(xù)關(guān)注它的官方更新和后續(xù)消息，畢竟這個(gè)只是試試水，如果反應(yīng)好的話Google表示還有可能繼續(xù)開源更多東西。這個(gè)PDK完全下載好之后如果大家也有興趣我會(huì)想辦法分享給大家，敬請(qǐng)期待。