電子發燒友網報道（文/周凱揚）在晶圓廠的諸多資產中，光刻機等各種設備決定了是否能制造出先進芯片的硬件實力，而PDK（工藝設計套件）則決定了工藝細節、差異化和可靠性，可以說是每個晶圓廠的軟實力。Fabless客戶在生產前必須使用晶圓廠提供的PDK，確保晶圓廠能夠靠他們的設計成功流片，并實現預期的PPA目標。

然而，這些PDK往往都是封閉保密的，客戶需要簽訂保密協議才能獲取到PDK，否則這些套件都被封閉在授權服務器或密碼保護的下載網站上。對于現在這個開源盛行的軟件生態來說，確實顯得有些格格不入了。但這畢竟是商業機密，做此保護可以理解，但也有的晶圓廠開始推出開源PDK。

開源PDK的過去

晶圓廠本身的專有與封閉特質其實也有商用EDA工具廠商的功勞，首先EDA的廠商的數量相較芯片設計公司來說遠算不上多，而且就只有那么幾家占據主導地位，對于晶圓廠來說，要想做到全部支持無疑是癡人說夢，所以還不如限制支持的工具數量。

然而早在20世紀晶圓制造的熱潮初期，有不少設計工具都是開源的，直到后來才逐漸轉變成所謂的設計軟件。當時的MOSIS基金會推出了一個半開放式的PDK，名為SCMOS，支持到了數個晶圓廠和工藝。

可之所以稱之為半開放，就是因為該PDK使用了較為保守的規則，并沒有給到生產極限，器件模型和參數可不是順手可得的，而是也得與MOSIS簽訂保密協議。如今用SCMOS PDK設計的IP庫雖然仍可以提供，但MOSIS已經不再繼續為這些PDK提供支持了，所以基本是不可生產的。這也就和一些大學的學術PDK一樣，目前處于一個名存實亡的境地。

90nm的開源PDK已成現實

而到了2020年，Google和SkyWater推出的SKY130 PDK則做到了更進一步，不僅提供的是該工藝節點的標準設計規則，還有SRAM和閃存單元這類特殊規則，以及所有器件模型和參數等等。今年7月，谷歌又宣布加深與SkyWater的合作，將開源工藝推進至90nm，推出了SKY90-FD PDK，讓開放MPW計劃的參與者們都能用上SkyWater的FDSOI CMOS工藝。

這種開源PDK成功卸載了大量與EDA工具支持有關的工作，靠開源社區的開發者互相提供支持，并通過各種各樣的工具來利用這些工藝。開發者社區會自行修復發現的錯誤，補全缺失的功能，也無需簽署任何保密協議。

有了SkyWater珠玉在前，一些晶圓廠也開始察覺到開源PDK和MPW項目不僅可以促進開源項目發展，也能充分利用那些現在看來不那么先進的工藝產能。于是格芯也加入了谷歌出資打造的這個開源芯片生態中，拿出了自己的180nm，推出了GF180MCU這一開源PDK。

除了數字標準單元庫外，GF180MCU還提供了低中高壓器件模型、SRAM、I/O和基本元件（電阻、電容、晶體管）單元庫。不僅可以用于打造電機控制器、RFID，還能用于打造通用MCU和PMIC。

結語

雖然開源PDK和MPW已經初見苗頭了，但要說目前提供的工藝水平的話，還是稍顯落后的，主要還是用來給初創企業與學研界驗證一些較為簡單的設計，所以10nm到28nm左右的工藝想要開源明顯還不現實。

但這里的“落后”僅僅是針對3nm、5nm等最先進的工藝而言的，要知道，像180nm工藝的晶圓依舊有著每年1600萬片的出貨量。不過隨著先進工藝不斷往前趕，未來幾年內40nm以下的開源PDK還是有可能陸續出現的。

與此同時，中國也應該加大這方面的投入，這并不是要求每個項目都做到“一生一芯”的程度，也不要求每個參與者都能流片出“香山”這樣的處理器，但這樣的開源芯片計劃無疑對于人才培養能起到推動作用，畢竟國內的制造水平早就可以滿足180nm的需求了。