隨著美國(guó)商務(wù)部準(zhǔn)備發(fā)放芯片法案資金，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會(huì)（NIST - National Institute of Standards and Technology）也一直在通過(guò)Google支持的開(kāi)源硬件計(jì)劃推動(dòng)芯片創(chuàng)新。其目標(biāo)是讓無(wú)許可的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)像開(kāi)源軟件一樣無(wú)處不在。

Google和美國(guó)商務(wù)部將合作開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)可供大學(xué)研究人員共享的測(cè)試芯片，以創(chuàng)建新的納米技術(shù)和其他半導(dǎo)體設(shè)備。

總部位于明尼蘇達(dá)州的Foundry公司SkyWater Technology是Google的開(kāi)源硬件合作伙伴，將為新的芯片計(jì)劃提供200㎜晶圓作為多項(xiàng)目的基片。與NIST合作的開(kāi)源硬件的目標(biāo)是通過(guò)補(bǔ)貼生產(chǎn)和取消技術(shù)許可費(fèi)來(lái)大幅降低芯片的成本。

NIST主任Laurie Locascio在一份聲明中說(shuō)：“通過(guò)為研發(fā)創(chuàng)造新的、可負(fù)擔(dān)的國(guó)內(nèi)芯片供應(yīng)，這次合作旨在釋放全國(guó)研究人員和初創(chuàng)公司的創(chuàng)新潛力。”

Locascio說(shuō)，與Google的合作是在今年8月通過(guò)芯片法案和科學(xué)法案之前就計(jì)劃的。NIST在分配用于重振美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)的527億美元中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

Google、SkyWater和加州圣何塞的眾包芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商Efabless在2020年宣布了一項(xiàng)開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)計(jì)劃。這次合作產(chǎn)生了一個(gè)基于SkyWater的130nm技術(shù)的工藝設(shè)計(jì)套件。該設(shè)計(jì)套件支持Google贊助的shuttle service，或測(cè)試生產(chǎn)服務(wù)，使用SkyWater生產(chǎn)的多項(xiàng)目晶圓。shuttle service允許研究人員共享半導(dǎo)體掩模和晶圓，以較低的成本生產(chǎn)測(cè)試芯片。

NIST預(yù)計(jì)這次合作將生產(chǎn)多達(dá)40個(gè)面向各種應(yīng)用的開(kāi)源芯片設(shè)計(jì)。大學(xué)研究伙伴將能夠共享數(shù)據(jù)和設(shè)備設(shè)計(jì)，而不受許可限制。研究伙伴包括布朗大學(xué)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、喬治華盛頓大學(xué)、馬里蘭大學(xué)和密歇根大學(xué)。

根據(jù)協(xié)議，Google將承擔(dān)最初的生產(chǎn)成本，并對(duì)SkyWater明尼蘇達(dá)州布盧明頓代工廠的第一次生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行補(bǔ)貼。SkyWater表示，預(yù)計(jì)將在2023年首次投產(chǎn)。

該協(xié)議源于NIST選擇了業(yè)內(nèi)合作伙伴的開(kāi)源設(shè)計(jì)平臺(tái)SKY130作為納米技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。配套的工藝設(shè)計(jì)套件和相關(guān)工具允許開(kāi)發(fā)人員提交在多項(xiàng)目晶圓上制造的非專利設(shè)計(jì)。然后，研究人員就可以免費(fèi)制造這些芯片設(shè)計(jì)。

開(kāi)源硬件

更廣泛地說(shuō)，該設(shè)計(jì)工具包被稱為第一個(gè)開(kāi)源芯片代工過(guò)程描述，其中包括可與設(shè)計(jì)工具一起使用的免費(fèi)IP庫(kù)。

Efabless的R. Timothy Edwards在一篇描述開(kāi)源硬件合作的研究論文中指出：“一個(gè)蓬勃發(fā)展的工具和工具開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)圍繞這種在線產(chǎn)品形成，這得益于不受限制的訪問(wèn)承諾，以及一種新的實(shí)驗(yàn)和探索代工廠過(guò)程的可能性和限制的能力，而無(wú)需承擔(dān)NDA、閉源軟件和來(lái)自‘可信’供應(yīng)商的有限可用IP的負(fù)擔(dān)?！?/p>

今年7月，Google和SkyWater宣布擴(kuò)大合作伙伴關(guān)系，發(fā)布基于純鑄造90nm FD-SOI工藝技術(shù)的免費(fèi)工藝設(shè)計(jì)工具包。合作伙伴表示，他們將在Apache 2.0開(kāi)源許可計(jì)劃下發(fā)布新的SKY90工具包，同時(shí)在Efabless平臺(tái)上組織新的90nm多項(xiàng)目晶圓shuttle。

谷歌公共部門的CEO Will Grannis說(shuō)，這種方法有助于研究人員“迭代彼此的工作”。

在過(guò)去的兩年里，開(kāi)源硬件合作伙伴表示，他們已經(jīng)在芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)上組織了六次服務(wù)shuttle，吸引了超過(guò)360個(gè)設(shè)計(jì)提交和240個(gè)芯片設(shè)計(jì)的制造。

NIST和Google之間的開(kāi)源硬件合作將提供具有測(cè)量組件性能的底層芯片結(jié)構(gòu)的晶圓。其中包括新的內(nèi)存設(shè)備、基于納米技術(shù)的傳感器以及用于新興AI和量子計(jì)算應(yīng)用的先進(jìn)芯片。

除了NIST針對(duì)研究人員和科技初創(chuàng)公司的最新芯片供應(yīng)努力外，芯片和科學(xué)法案還為研發(fā)項(xiàng)目撥款110億美元，包括建立國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心。

利用開(kāi)源芯片代工工藝的免許可芯片設(shè)計(jì)可以推動(dòng)新興學(xué)科如納米技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新。成功將取決于將原型轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)所進(jìn)行的努力有多大。

審核編輯 ：李倩