据Google先容Google与SkyWater Technology代工厂和Efabless互助,供应完备开源的工艺设计套件 (PDK) 和干系工具,以便任何开拓职员都可以创建可制造的硅设计。每隔一个月,用户可以提交开源设计以进入Open MPW穿梭操持并免费制造自己设计的芯片。
Google与Skywater efabless的互助从2020年开始,作为 RISC-V 基金会和 Linux 基金会 CHIPS 同盟项目的创始成员,谷歌实在一贯在支持开源芯片干系领域,包括为 lowRISC 在内的关键开放硬件事情供应资金、计策和法律支持。
清华大学资深教授评价,Google 捉住了集成电路家当去中央化的关键点。本次Google的项目会带来什么样的不同,开源会为半导体家当带来若何的改变呢?

Google的这一网站并不是从0到1建立起来的,而是与其他公司共同互助以实现用户的需求。
个中,供应设计IP的公司为Efabless。Efabless是一个面向“智能”产品的开放式创新、硬件创建平台。通过供应半导体和硬件系统创新者所需的定制集成电子产品,以将他们的产品愿景变为可发卖的产品。Efabless 专注于按需和定制 IP。芯片公司从Efabless 获取IP的方法有两种:一种是可以在不断增长的经由验证的设计库中搜索现有 IP,第二种则是委托 Efabless 社区设计新的 IP 和衍生产品。
Efabless Caravel是一种即用型测试工具,用于利用 Google/Skywater 130nm Open PDK 创建设计。Caravel 线束包括支持 IO、电源和配置的基本功能以及用于管理 SoC 内核的插入模块,以及用于放置用户 IP 块的大约 3000 微米 x 3600 微米的开放项目区域。
除了工具,Google还给利用者供应了学习的教程,理论上来说,这一举动为所有人供应了设计芯片的舞台。这一网站推出后,有评论称这正是半导体从业者期待教诲系统能为干系专业学生供应的实践项目。
目前这一操持已经有了76个教程,话题领域包括ASIC、eFPGA、CMOS芯片、测试流片等。
虽然在理论上可以实现大家都能造芯片,不过间隔这一现实显然韶光很长。虽然Google供应了教程,但能够通过自学学会干系课程对用户本身的知识体系就有很大的寻衅,总体而言这个网站的意义更大的点在于为集成电路专业的学生以及创业者供应设计芯片样品的机会。
据在代工厂的干系人士先容,纵然是利用40nm制程的流片,一次本钱也在30万-50万美元旁边,这样的数字对付于个人来说,很难承受。但是这样的平台对付芯片行业的创新力一定会有正向的勉励。
从芯片家当来说,Google并不算家当上的紧张玩家。不过Google silicon团队已经有产品问世。2021年10月Google silicon团队宣告了其首款自研芯片Tensor。Tensor 芯片采取 5nm制程,CPU 为八核设计,分为大中小三核——两个以 2.8GHz 运行的 ARM Cortex-X1 内核、两个以 2.25GHz 运行的 Cortex A76 内核,以及四个 1.8GHz A55 内核。GPU 为 20 核设计。据悉这款设计耗费了Google silicon团队四年的韶光,那么深知芯片从设计到成品之中的艰辛的Google 为何要推出这一网站呢?
Google的芯片网站是芯片界的Github?Google的这一次操作更深层的关键在于搭建一个开源的社区。
开源,在Google更加熟习的软件领域已经形成了成熟的生态氛围。开源已成为一种超越软件生产界线的运动和事情办法。开源运动旨在利用开源软件的代价和分散的生产模型,为其社区和行业的问题探求新的办理方法。
在开源的环境下,互联网联络了同一社区的所有成员。协作、开放让效率变得更高,也让创新性想法被快速理解,星星之火,得以燎原。
在开源的生态下,也出身了如Github这样的在线源代码托管做事平台。
而谷歌本次建立的网站,与Github就有许多相似之处。而随着Github在软件行业的主要性越来越高,开源的代价被再次证明。
众所周知芯片设计制造是一个繁芜繁琐的流程,而随着芯片设计正在逼近极限,芯片公司们彷佛都迎来的自己的瓶颈期。芯片研发门槛高客不雅观上阻碍了创新,而降落门槛引发了创新活力、繁荣了芯片家当;芯片架构人才紧缺,而降落门槛有助于快速和大规模培养高水平芯片设计人才。当“挤牙膏”成为各家大厂的下下策,如何冲破设计的困局已经亟待办理。
Google的这次考试测验或许能够为芯片设计界带来新的可能。
半导体的开源时期Google并不是第一家考试测验在芯片领域开源的公司。
RISC-V是半导体开源的代表性成果。截至2021年9月,RISC-Ⅴ国际基金会的会员已覆盖70多个国家,总数已超过2300个,个中企业和机构超500家。RISC-Ⅴ物联网处理器芯片已大规模商用,仅海内就有超5亿颗RISC-Ⅴ核心芯片投放市场。华米科技等可穿着设备厂商一贯采取这种RISC-V架构。阿里巴巴集团以RISC-V为根本开拓出了用于物联网的AI芯片,并将其IP公开。此前有称,华为也推出了基于RISC-V架构的Hi3861芯片。
开源的RISC-V也成功孵化出了商业化案例,SiFive基于RISC-V开拓了完全的处理器核和开拓板,已可以完全地运行Linux操作系统。作为当前炙手可热的SoC领导厂商,SiFive设计了SiFive Core Designer工具,参数化核设计,用户可以自定义模式和指令集,片上存储,调试单元,接口选择,保密掌握,中断设置,是否插入DFT,功耗管理和预测指令(根据性能或面积)等选项,大大提高了SoC设计的多样性和减小了SoC的设计难度。用户可选择的核目前有E2/E3/E7/S2/S5/S7/U5/U7。最新,SiFive设计了最新的U8处理器,拥有可扩展的乱序实行的RISC-V CPU核心,与Arm Cortex A72比较,U8系列的目标在性能上具有可比性,面积只有A72一半。
SiFive目前的融资金额已超过 3.5 亿美元的资金,现有投资者包括Coatue、AMD(通过 Xilinx Ventures)、Ibex Investors、英特尔、Osage University Partners、Prosperity7 Ventures、高通、三星、SK 海力士、Spark Capital、Sutter Hill Ventures 和西部数据。
2022年3月16日,SiFive在 F 轮融资中筹集了 1.75 亿美元,公司估值超过 25 亿美元。这再一次展现了市场对付开源RISC-V的信心。此外SiFive也与intel形成了互助,英特尔方面表示,公司对RISC-V基金会的投资就包括与 RISC-V 领导者 SiFive 互助构建基于英特尔 4 工艺技能的 Horse Creek 开拓者平台,该平台将于 2022 年底广泛利用。
浩瀚公司对SiFive的投资除了证明SiFive的商业代价也展现了基于开源架构商业化的可行性。
开源路漫漫,希望常相伴开源在半导体领域并不是新兴观点。
在1999年就有一个本着自由和开源协作精神共享和推广开源IP(知识产权)核的社区OpenCores成立。OpenCores 门户托管不同数字网关项目的源代码,并支持用户社区,供应一个用于列出、展示和管理此类的平台项目;以及用于资源管理的版本掌握系统。
目前该网站的开源项目包括:算术内核、原型板、通信掌握器、协处理器、加密内核、DSP内核、ECC内核、库、内存内核、处理器、片上系统、模块上系统、系统掌握器、测试/验证、视频掌握器等。
不过值得把稳的是虽然Opencores已经运行超过20年,但目前的项目仅有1000个,网站的上次更新也勾留在2021年。
这在一定程度上解释了半导体开源体系存在的局限。包云岗教授将问题归结为生态不成熟且碎片化严重。短缺技能主线和主导力量,尚不能真正有效汇聚环球研发力量,这阻碍了技能的持续迭代和运用拓展。此外,一些开源的同盟仅承担了有限的职能,组织疏松且力度不敷,无法形成对生态的系统性支持和勾引。干系科研院校、龙头企业未能形成协力,诸多共性技能未能有序布局、互助攻关。
对付半导体来说,技能的独特性是第一竞争力。但放大去看,实在半导体行业一贯存在着共同互助。Wi-Fi、USB、DDR等等都是行业共同互助形成的产物,最近的UCIe同盟更是冲破了工艺与晶圆厂的界线。
对付中国半导体公司来说,开源是发展的必经之路。目前也有海内的EDA公司参与了开源,并表示在开源的平台上,EDA利用和创新门槛都被降落,同时也切实地提高了推进的效率。
国产化并不是国产半导体公司该当追求的终点,未来国产半导体厂商要在环球家傍边,拥有自己的主动权。那么以开源为核心,以互助共赢为思想的行业氛围,对付国产半导体来说必不可少。
闭源意味着封闭,而开源则意味着开放,封闭很难进步,开放才会进步。开放让人类的聪慧有聚拢的可能,人类的聪慧聚拢起来不再是1+1=2,这是开源的力量。
Google的考试测验会给半导体技能带来若何的火花,开源的力量会给中国半导体带来什么,我们共同期待。