隨著美國商務部準備發放芯片法案資金，美國國家標準與技術協會（NIST - National Institute of Standards and Technology）也一直在通過Google支持的開源硬件計劃推動芯片創新。其目標是讓無許可的芯片設計和生產像開源軟件一樣無處不在。

Google和美國商務部將合作開發和生產可供大學研究人員共享的測試芯片，以創建新的納米技術和其他半導體設備。

總部位于明尼蘇達州的Foundry公司SkyWater Technology是Google的開源硬件合作伙伴，將為新的芯片計劃提供200㎜晶圓作為多項目的基片。與NIST合作的開源硬件的目標是通過補貼生產和取消技術許可費來大幅降低芯片的成本。

NIST主任Laurie Locascio在一份聲明中說：“通過為研發創造新的、可負擔的國內芯片供應，這次合作旨在釋放全國研究人員和初創公司的創新潛力。”

Locascio說，與Google的合作是在今年8月通過芯片法案和科學法案之前就計劃的。NIST在分配用于重振美國半導體制造業的527億美元中發揮著關鍵作用。

Google、SkyWater和加州圣何塞的眾包芯片設計平臺運營商Efabless在2020年宣布了一項開源硬件開發計劃。這次合作產生了一個基于SkyWater的130nm技術的工藝設計套件。該設計套件支持Google贊助的shuttle service，或測試生產服務，使用SkyWater生產的多項目晶圓。shuttle service允許研究人員共享半導體掩模和晶圓，以較低的成本生產測試芯片。

NIST預計這次合作將生產多達40個面向各種應用的開源芯片設計。大學研究伙伴將能夠共享數據和設備設計，而不受許可限制。研究伙伴包括布朗大學、卡內基梅隆大學、喬治華盛頓大學、馬里蘭大學和密歇根大學。

根據協議，Google將承擔最初的生產成本，并對SkyWater明尼蘇達州布盧明頓代工廠的第一次生產運行進行補貼。SkyWater表示，預計將在2023年首次投產。

該協議源于NIST選擇了業內合作伙伴的開源設計平臺SKY130作為納米技術開發平臺。配套的工藝設計套件和相關工具允許開發人員提交在多項目晶圓上制造的非專利設計。然后，研究人員就可以免費制造這些芯片設計。

開源硬件

更廣泛地說，該設計工具包被稱為第一個開源芯片代工過程描述，其中包括可與設計工具一起使用的免費IP庫。

Efabless的R. Timothy Edwards在一篇描述開源硬件合作的研究論文中指出：“一個蓬勃發展的工具和工具開發生態系統已經圍繞這種在線產品形成，這得益于不受限制的訪問承諾，以及一種新的實驗和探索代工廠過程的可能性和限制的能力，而無需承擔NDA、閉源軟件和來自‘可信’供應商的有限可用IP的負擔。”

今年7月，Google和SkyWater宣布擴大合作伙伴關系，發布基于純鑄造90nm FD-SOI工藝技術的免費工藝設計工具包。合作伙伴表示，他們將在Apache 2.0開源許可計劃下發布新的SKY90工具包，同時在Efabless平臺上組織新的90nm多項目晶圓shuttle。

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

在過去的兩年里，開源硬件合作伙伴表示，他們已經在芯片設計平臺上組織了六次服務shuttle，吸引了超過360個設計提交和240個芯片設計的制造。

NIST和Google之間的開源硬件合作將提供具有測量組件性能的底層芯片結構的晶圓。其中包括新的內存設備、基于納米技術的傳感器以及用于新興AI和量子計算應用的先進芯片。

除了NIST針對研究人員和科技初創公司的最新芯片供應努力外，芯片和科學法案還為研發項目撥款110億美元，包括建立國家半導體技術中心。

利用開源芯片代工工藝的免許可芯片設計可以推動新興學科如納米技術的技術創新。成功將取決于將原型轉換為生產所進行的努力有多大。

審核編輯 ：李倩