Google的開源PDK里面都有啥？嘗鮮版長這樣！

Google在近期搞了個芯片業的大新聞，也就是和工藝代工廠SKYWATER合作，開源了后者的Sky130 Hybrid 180nm/130nm 的PDK（Process Design Kit）來免費給任何人使用。不僅如此，Google還打算首批征集最多40個設計來'免費'幫助大家流片。

在這里簡單介紹一下PDK是什么。一般來說芯片在設計之初就需要從代工廠獲取相關的工藝信息，包括但不限于：設計規則文檔和文件、晶體管spice仿真庫、各種EDA工具所需要的tech文件、standard cell以及IP的各類庫文件(verilog, gds, cdl, lef, lib, spice)等。其中部分可能由第三方IP公司提供，但是絕大部分都可以從代工廠獲得。這些東西的獲取一般都不是無償的，會花費相當大的費用，即使是很老的工藝也可能至少需要幾千刀，對很多小公司、研究機構和個人研究者相當不友好。流片費用更不用說，比PDK的費用只多不少，因此整體上的芯片設計和流片門檻比較高。

本次開源的PDK工藝雖然不先進，但是個人認為對整個行業來說意義不小，尤其是對研究機構和個人來說，能夠拿到真正可以流片的PDK可以使大家可以把自己的很多想法付諸實踐，更重要的是此PDK支持開源layout工具，進一步減輕了開發者的負擔。

那么這次的PDK包含了哪些內容呢？首先本工藝的基本信息如下：

我這邊已經開始嘗試獲取它。不過由于本次PDK不僅包含工藝文件和文檔，還包含不同類standard cell的各種庫文件，目測文件量不小于20G，目前還沒有完全下載完，不過已經可以嘗嘗鮮看看里面有什么東西了。該PDK放在github上托管，任何人都可以下載，其git下來的頂層目錄結構如下：

不過由于庫文件太大，沒法放在一個repository中，因此要獲取全部的文件還要再多花幾步。進入到libraries下面，可以看到次級目錄中standard cell庫文件的目錄：

drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hd/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hdll/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hs/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_ls/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_ms/latest

進入到每個目錄下的latest后，分別下載下來有以下幾種文件：

cd sky130_fd_sc_hd/latest
ll
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 cells
-rw-r--r-- 1 yanfuti 197121 11560 7月  10 22:09 LICENSE
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 models
-rw-r--r-- 1 yanfuti 197121   221 7月  10 22:09 README.rst
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 tech
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 timing

其中cells包含每個standard cell的各種格式的庫文件，如verilog, lef, gds, cdl, test_model。models目錄下包含了幾種類型的DFF所需要的verilog/system verilog model。tech目錄下面包含的是tech lef。timing目錄下則是各種PVT條件下的.lib.json，至于.lib文件在哪里，這個我還在下載，由于文件過大，需要額外的步驟才能獲取。

除了工藝庫，還有對開源layout工具'Magic'的setup文件和tech文件。這個工具我個人沒聽過也沒用過，不作詳述。除此之外，還有一些IP的庫文件也包含其中。

magic/		magic techfiles, startup file, PDK script, and key binding script.
netgen/		netgen setup file
qflow/		qflow scripts and graywolf setup files.
klayout/	setup files for klayout
openlane/	setup files for openlane

sky130_fd_io/			Standard I/O
sky130_fd_pr_base/		Primitive devices w/fixed layout
sky130_fd_pr_rf/		RF primitive devices w/fixed layout
sky130_fd_pr_rf2/		Additional RF primitive devices w/fixed layout

本來以為rf*類的文件是register file類的memory，但是細看應該是混合信號用到的RF。不過本次PDK的目標設計主要是入門級數字和混合信號設計，因此有這些IP也不奇怪。

盡管如此，我翻了一遍沒有在里面發現memory compiler，PLL等SoC設計需要的IP，而且也沒有商業APR工具所需的工藝文件如ICC/ICC2的.tf和.tluplus或者itf, StarRC用的.nxtgrd, QRC用的.qrcTechFile或者ict/cap table等，更沒有IR-Drop和EM分析所需的工藝文件和DRC/LVS/Antenna/ESD分析驗證的rule deck，略微有點失望。整體看下來數字設計的話暫時只能跑跑DC綜合，如果帶memory的話只能用register搭，芯片規模比較受限。

后面我會繼續深挖PDK的內容給大家帶來更多信息，同時我也會持續關注它的官方更新和后續消息，畢竟這個只是試試水，如果反應好的話Google表示還有可能繼續開源更多東西。這個PDK完全下載好之后如果大家也有興趣我會想辦法分享給大家，敬請期待。