想要設計自己的晶片嗎？Google Silicon計劃幫你圓夢

Google Hardware Toolchains團隊推出的Silicon計劃能夠協助開發者與社群透過Open MPW，免費將開源IC設計上傳至平台並交付生產。

土砲晶片不是夢

開源軟體與硬體最大的差別之一，就在於「生產」階段，開源軟體的社群大多利用GitHub、GitLab等平台管理程式碼，成員只需下載程式碼並編譯，就能讓程式開始運作。

然而開源硬體的生產就不像軟體那麼簡單，所以大多的專案都聚焦於透過3D印表機製作物品，如果是要生產開源IC或晶片，難度可能會讓許多開發者打退堂鼓。

Google Hardware Toolchains團隊推出的Silicon計劃將可望改善這個窘境，Google自2020年11月起與Skywater Technologies合作，將SKY130製程的PDK（Process Design Kit，製程設計套漸）開源，致力為所有開發者開源晶片的生產方案，並透過開源和可投入生產的PDK改變客製化晶片產業與學術界的生態，讓開發者可以自由設計晶片並迴避NDA（Non-Disclosure Agreement，保密協議）與使用限制，研發人員也能輕鬆分享研究成果，並透過EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）工具維持晶片設計與晶圓廠的製程高度整合。

這項計劃使用的SKY130製程，屬於130nm的成熟製程節點，在效能、功耗與製造成本之間取得不錯的平衡，並可在設計中混合搭配類比模組（Analog Block）與數位邏輯（Digital Logic）等元件，並可較先進製程提供更具彈性且快速的生產速度，除了低價優勢外，也可節省修正錯誤、設計最佳化所引發的時間與財務成本。

▲ Google Silicon計劃提供開發者設計、製作客製化晶片的平台。

▲ 畢竟晶片開發不像軟體開發那麼容易，透過平台協助可以大幅降低開發難度。

跟著教學一起做

Google也表示，免費、開源、社群協作等方式改變了開發軟體的流程，並相信這個趨勢也會發生在客製化加速運算單元，所以硬體開發者應該互相幫助，並站在彼此的成果上爬得更高，而不在重新發明輪子之間相互競爭、白廢時間。

在Build Custom Silicon with Google網站中，開發者取得多種不同工具，並依自身程度參閱各種教學文件。

該網站提供的工具包含：

Skywater PDK：對應SkyWater Technology Foundry 130nm製程的開源製程設計套件

OpenLane：可以將RTL（Register-Transfer Level，暫存器傳輸級）模型轉自動換為GDSII檔案格式的工具，以完成ASIC（Application Specific Integrated Circuit，特殊應用積體電）實作

XLS：HLS（High-level Synthesis，進階綜合）工具鏈

Bazel Rules HDL：支援Yosys、Verilator、OpenROAD等開源工具，與Verilog、VHDL、Chisel、nMigen硬體描述語言（Hardware Description Language，HDL）的Bazel自動化工具規則

Verible：整合語法分析（Parser）、Style-Linter、Formatter等功能的SystemVerilog語言開發工具

CFU Playground：為微控制器設計、支援運算程式碼（Opcode）的TensorFlow Lite加速運算框架

▲ Build Custom Silicon with Google網站提供多種開發工具。

▲ 開發者也可以根據自身程度參閱各種教學文件。

Google的合作夥伴Efabless宣布於2022年6月8日接受MPW-6 shuttle開源專案，Google也表示對社群所開創的各種專案保持高度期待。