先进工艺推进至3nm，10nm以下的成熟工艺有开源的可能吗？

电子发烧友网报道（文/周凯扬）在晶圆厂的诸多资产中，光刻机等各种设备决定了是否能制造出先进芯片的硬件实力，而PDK（工艺设计套件）则决定了工艺细节、差异化和可靠性，可以说是每个晶圆厂的软实力。Fabless客户在生产前必须使用晶圆厂提供的PDK，确保晶圆厂能够靠他们的设计成功流片，并实现预期的PPA目标。

然而，这些PDK往往都是封闭保密的，客户需要签订保密协议才能获取到PDK，否则这些套件都被封闭在授权服务器或密码保护的下载网站上。对于现在这个开源盛行的软件生态来说，确实显得有些格格不入了。但这毕竟是商业机密，做此保护可以理解，但也有的晶圆厂开始推出开源PDK。

开源PDK的过去

晶圆厂本身的专有与封闭特质其实也有商用EDA工具厂商的功劳，首先EDA的厂商的数量相较芯片设计公司来说远算不上多，而且就只有那么几家占据主导地位，对于晶圆厂来说，要想做到全部支持无疑是痴人说梦，所以还不如限制支持的工具数量。

然而早在20世纪晶圆制造的热潮初期，有不少设计工具都是开源的，直到后来才逐渐转变成所谓的设计软件。当时的MOSIS基金会推出了一个半开放式的PDK，名为SCMOS，支持到了数个晶圆厂和工艺。

可之所以称之为半开放，就是因为该PDK使用了较为保守的规则，并没有给到生产极限，器件模型和参数可不是顺手可得的，而是也得与MOSIS签订保密协议。如今用SCMOS PDK设计的IP库虽然仍可以提供，但MOSIS已经不再继续为这些PDK提供支持了，所以基本是不可生产的。这也就和一些大学的学术PDK一样，目前处于一个名存实亡的境地。

90nm的开源PDK已成现实

而到了2020年，Google和SkyWater推出的SKY130 PDK则做到了更进一步，不仅提供的是该工艺节点的标准设计规则，还有SRAM和闪存单元这类特殊规则，以及所有器件模型和参数等等。今年7月，谷歌又宣布加深与SkyWater的合作，将开源工艺推进至90nm，推出了SKY90-FD PDK，让开放MPW计划的参与者们都能用上SkyWater的FDSOI CMOS工艺。

这种开源PDK成功卸载了大量与EDA工具支持有关的工作，靠开源社区的开发者互相提供支持，并通过各种各样的工具来利用这些工艺。开发者社区会自行修复发现的错误，补全缺失的功能，也无需签署任何保密协议。

有了SkyWater珠玉在前，一些晶圆厂也开始察觉到开源PDK和MPW项目不仅可以促进开源项目发展，也能充分利用那些现在看来不那么先进的工艺产能。于是格芯也加入了谷歌出资打造的这个开源芯片生态中，拿出了自己的180nm，推出了GF180MCU这一开源PDK。

除了数字标准单元库外，GF180MCU还提供了低中高压器件模型、SRAM、I/O和基本元件（电阻、电容、晶体管）单元库。不仅可以用于打造电机控制器、RFID，还能用于打造通用MCU和PMIC。

结语

虽然开源PDK和MPW已经初见苗头了，但要说目前提供的工艺水平的话，还是稍显落后的，主要还是用来给初创企业与学研界验证一些较为简单的设计，所以10nm到28nm左右的工艺想要开源明显还不现实。

但这里的“落后”仅仅是针对3nm、5nm等最先进的工艺而言的，要知道，像180nm工艺的晶圆依旧有着每年1600万片的出货量。不过随着先进工艺不断往前赶，未来几年内40nm以下的开源PDK还是有可能陆续出现的。

与此同时，中国也应该加大这方面的投入，这并不是要求每个项目都做到“一生一芯”的程度，也不要求每个参与者都能流片出“香山”这样的处理器，但这样的开源芯片计划无疑对于人才培养能起到推动作用，毕竟国内的制造水平早就可以满足180nm的需求了。

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