Google和NIST推出开源芯片生产

随着美国商务部准备发放芯片法案资金，美国国家标准与技术协会（NIST - National Institute of Standards and Technology）也一直在通过Google支持的开源硬件计划推动芯片创新。其目标是让无许可的芯片设计和生产像开源软件一样无处不在。

Google和美国商务部将合作开发和生产可供大学研究人员共享的测试芯片，以创建新的纳米技术和其他半导体设备。

总部位于明尼苏达州的Foundry公司SkyWater Technology是Google的开源硬件合作伙伴，将为新的芯片计划提供200㎜晶圆作为多项目的基片。与NIST合作的开源硬件的目标是通过补贴生产和取消技术许可费来大幅降低芯片的成本。

NIST主任Laurie Locascio在一份声明中说：“通过为研发创造新的、可负担的国内芯片供应，这次合作旨在释放全国研究人员和初创公司的创新潜力。”

Locascio说，与Google的合作是在今年8月通过芯片法案和科学法案之前就计划的。NIST在分配用于重振美国半导体制造业的527亿美元中发挥着关键作用。

Google、SkyWater和加州圣何塞的众包芯片设计平台运营商Efabless在2020年宣布了一项开源硬件开发计划。这次合作产生了一个基于SkyWater的130nm技术的工艺设计套件。该设计套件支持Google赞助的shuttle service，或测试生产服务，使用SkyWater生产的多项目晶圆。shuttle service允许研究人员共享半导体掩模和晶圆，以较低的成本生产测试芯片。

NIST预计这次合作将生产多达40个面向各种应用的开源芯片设计。大学研究伙伴将能够共享数据和设备设计，而不受许可限制。研究伙伴包括布朗大学、卡内基梅隆大学、乔治华盛顿大学、马里兰大学和密歇根大学。

根据协议，Google将承担最初的生产成本，并对SkyWater明尼苏达州布卢明顿代工厂的第一次生产运行进行补贴。SkyWater表示，预计将在2023年首次投产。

该协议源于NIST选择了业内合作伙伴的开源设计平台SKY130作为纳米技术开发平台。配套的工艺设计套件和相关工具允许开发人员提交在多项目晶圆上制造的非专利设计。然后，研究人员就可以免费制造这些芯片设计。

开源硬件

更广泛地说，该设计工具包被称为第一个开源芯片代工过程描述，其中包括可与设计工具一起使用的免费IP库。

Efabless的R. Timothy Edwards在一篇描述开源硬件合作的研究论文中指出：“一个蓬勃发展的工具和工具开发生态系统已经围绕这种在线产品形成，这得益于不受限制的访问承诺，以及一种新的实验和探索代工厂过程的可能性和限制的能力，而无需承担NDA、闭源软件和来自‘可信’供应商的有限可用IP的负担。”

今年7月，Google和SkyWater宣布扩大合作伙伴关系，发布基于纯铸造90nm FD-SOI工艺技术的免费工艺设计工具包。合作伙伴表示，他们将在Apache 2.0开源许可计划下发布新的SKY90工具包，同时在Efabless平台上组织新的90nm多项目晶圆shuttle。

谷歌公共部门的CEO Will Grannis说，这种方法有助于研究人员“迭代彼此的工作”。

在过去的两年里，开源硬件合作伙伴表示，他们已经在芯片设计平台上组织了六次服务shuttle，吸引了超过360个设计提交和240个芯片设计的制造。

NIST和Google之间的开源硬件合作将提供具有测量组件性能的底层芯片结构的晶圆。其中包括新的内存设备、基于纳米技术的传感器以及用于新兴AI和量子计算应用的先进芯片。

除了NIST针对研究人员和科技初创公司的最新芯片供应努力外，芯片和科学法案还为研发项目拨款110亿美元，包括建立国家半导体技术中心。

利用开源芯片代工工艺的免许可芯片设计可以推动新兴学科如纳米技术的技术创新。成功将取决于将原型转换为生产所进行的努力有多大。

审核编辑 ：李倩