40nm等于多少微米,40nm等于多少cm

  

  6月,谷歌开发人员推出了一个芯片设计网站。该网站的口号是,该网站将使每个人更容易大规模地构建定制芯片。   

  

     

  

  根据谷歌的说法,谷歌与SkyWater Technology foundry和Efabless合作,提供完全开源的工艺设计工具包(PDK)和相关工具,以便任何开发者都可以创建可制造的硅设计。每隔一个月,用户可以提交开源设计,进入开放的MPW航天飞机计划,免费制造自己设计的芯片。   

  

  与谷歌Skywater efabless的合作始于2020年。作为RISC-V基金会和Linux基金会芯片联盟项目的创始成员,谷歌实际上一直在支持开源芯片相关领域,包括为lowRISC等关键的开放硬件工作提供财务、战略和法律支持。   

  

  清华大学资深教授评论说,谷歌抓住了IC产业去中心化的关键点。这个Google项目会带来什么不同,开源会给半导体行业带来什么变化?   

  

  人人都能设计芯片的时代已经到来?谷歌的网站不是从0到1建立的,而是和其他公司合作,实现用户的需求。   

  

  其中,提供设计IP的公司是Efabless。Efabless是一个面向“智能”产品的开放式创新和硬件创造平台。通过提供半导体和硬件系统创新者所需的定制集成电子产品,他们的产品愿景可以转化为适销产品。Efabless专注于点播和定制IP。芯片公司从Efabless获取ip的方式有两种:一种是在不断增长的验证设计库中搜索已有IP,另一种是委托Efabless社区设计新的IP和衍生产品。   

  

  Efabless Caravel是一个现成的测试工具,用于使用Google/Skywater 130纳米开放PDK创建设计。Caravel harness包括支持IO、电源和配置的基本功能,用于管理SoC内核的插件模块,以及用于放置用户IP块的约3000微米x 3600微米的开放项目区域。   

  

  除了工具,谷歌还为用户提供学习教程。理论上,此举为大家设计芯片提供了舞台。这个网站上线后,有评论称,这是半导体从业者期待教育系统为相关专业学生提供的实践项目。   

  

  目前,该计划共有76个教程,主题包括ASIC、eFPGA、CMOS芯片、测试带等。   

  

  虽然理论上每个人都可以做芯片,但距离这个现实显然还有很长的路要走。虽然谷歌提供教程,但是对于用户来说,通过自学来学习相关课程是一个很大的挑战。总的来说,这个网站更大的意义在于为IC专业和创业者提供了设计芯片样片的机会。   

  

  代工厂相关人士表示,即使使用40nm工艺膜,初级成本也在30-50万美元左右,个人很难承担。但这样的平台对芯片行业的创新肯定会有正向的激励。   

  

  从芯片行业来说,谷歌并不是该行业的主要参与者。然而,谷歌硅团队已经生产出产品。2021年10月,谷歌硅团队公布了其首款自主研发的芯片Tensor。Tensor芯片采用5nm工艺,CPU为八核设计,分为三个核心——两个运行在2.8GHz的ARM Cortex-X1核心,两个运行在2.25GHz的Cortex A76核心和四个1.8GHz的A55核心。专为GPU 20核心设计。据悉,这个设计花了谷歌硅团队四年时间,那么深知从设计到成品艰辛的谷歌为什么要推出这个网站呢?   

  

  Google的芯片网站是芯片界的Github?Google这次更深层次的运营,关键是建立一个开源社区。   

  

  开源已经在谷歌更熟悉的软件领域形成了成熟的生态氛围。开源已经成为一种超越软件生产边界的运动和工作方式。开源运动旨在利用开源软件的价值和分散的生产模式,为其社区和行业的问题找到新的解决方案。   

  

  在开源环境中,互联网将同一个社区的所有成员团结在一起。协作和开放让效率更高,创新的想法能很快被理解,星星之火,可以燎原。   

  

  在开源的生态下,诞生了Github这样的在线源代码托管服务平台。   

  

  谷歌这次建立的网站和Github有很多相似之处。随着Github在软件行业的重要性越来越大,开源的价值再次被证明。   

  

  众所周知,芯片设计和制造是一个复杂而繁琐的过程,随着芯片设计接近极限,芯片公司似乎也面临着自己的瓶颈。芯片研发的高门槛客观上阻碍了创新,降低门槛激发了创新活力,繁荣了芯片产业;芯片人才紧缺,降低门槛有助于快速大规模培养高水平的芯片设计人才。当“挤牙膏”已经成为各大厂商的上策时,如何打破设计困局已经亟待解决。   

  

  谷歌的尝试可能会给芯片设计界带来新的可能性。   

  

  在半导体开源时代,谷歌并不是第一家在芯片领域尝试开源的公司。   

  

  RISC-V是半导体开源的代表性成果。截至2   

021年9月,RISC-Ⅴ国际基金会的会员已覆盖70多个国家,总数已超过2300个,其中企业和机构超500家。RISC-Ⅴ物联网处理器芯片已大规模商用,仅国内就有超5亿颗RISC-Ⅴ核心芯片投放市场。华米科技等可穿戴设备厂商一直采用这种RISC-V架构。阿里巴巴集团以RISC-V为基础开发出了用于物联网的AI芯片,并将其IP公开。此前有消息称,华为也推出了基于RISC-V架构的Hi3861芯片。

  

开源的RISC-V也成功孵化出了商业化案例,SiFive基于RISC-V开发了完整的处理器核和开发板,已可以完整地运行Linux操作系统。作为当前炙手可热的SoC领导厂商,SiFive设计了SiFive Core Designer工具,参数化核设计,用户可以自定义模式和指令集,片上存储,调试单元,接口选择,保密控制,中断设置,是否插入DFT,功耗管理和预测指令(根据性能或面积)等选项,大大提高了SoC设计的多样性和减小了SoC的设计难度。用户可选择的核目前有E2/E3/E7/S2/S5/S7/U5/U7。最新消息,SiFive设计了最新的U8处理器,拥有可扩展的乱序执行的RISC-V CPU核心,与Arm Cortex A72相比,U8系列的目标在性能上具有可比性,面积只有A72一半。

  

SiFive目前的融资金额已超过 3.5 亿美元的资金,现有投资者包括Coatue、AMD(通过 Xilinx Ventures)、Ibex Investors、英特尔、Osage University Partners、Prosperity7 Ventures、高通、三星、SK 海力士、Spark Capital、Sutter Hill Ventures 和西部数据。

  

2022年3月16日,SiFive在 F 轮融资中筹集了 1.75 亿美元,公司估值超过 25 亿美元。这再一次展现了市场对于开源RISC-V的信心。此外SiFive也与intel形成了合作,英特尔方面表示,公司对RISC-V基金会的投资就包括与 RISC-V 领导者 SiFive 合作构建基于英特尔 4 工艺技术的 Horse Creek 开发者平台,该平台将于 2022 年底广泛使用。

  

众多公司对SiFive的投资除了证明SiFive的商业价值也展现了基于开源架构商业化的可行性。

  

开源路漫漫,希望常相伴开源在半导体领域并不是新兴概念。

  

在1999年就有一个本着自由和开源协作精神共享和推广开源IP(知识产权)核的社区OpenCores成立。OpenCores 门户托管不同数字网关项目的源代码,并支持用户社区,提供一个用于列出、展示和管理此类的平台项目;以及用于资源管理的版本控制系统。

  

目前该网站的开源项目包括:算术内核、原型板、通信控制器、协处理器、加密内核、DSP内核、ECC内核、库、内存内核、处理器、片上系统、模块上系统、系统控制器、测试/验证、视频控制器等。

  

不过值得注意的是虽然Opencores已经运行超过20年,但目前的项目仅有1000个,网站的上次更新也停留在2021年。

  

这在一定程度上说明了半导体开源体系存在的局限。包云岗教授将问题归结为生态不成熟且碎片化严重。缺少技术主线和主导力量,尚不能真正有效汇聚全球研发力量,这阻碍了技术的持续迭代和应用拓展。此外,一些开源的联盟仅承担了有限的职能,组织松散且力度不足,无法形成对生态的系统性支持和引导。相关科研院校、龙头企业未能形成合力,诸多共性技术未能有序布局、合作攻关。

  

对于半导体来说,技术的独特性是第一竞争力。但放大去看,其实半导体行业一直存在着共同合作。Wi-Fi、USB、DDR等等都是行业共同合作形成的产物,最近的UCIe联盟更是打破了工艺与晶圆厂的界限。

  

对于中国半导体公司来说,开源是发展的必经之路。目前也有国内的EDA公司参与了开源,并表示在开源的平台上,EDA使用和创新门槛都被降低,同时也切实地提高了推进的效率。

  

国产化并不是国产半导体公司应该追求的终点,未来国产半导体厂商要在全球产业中,拥有自己的主动权。那么以开源为核心,以合作共赢为思想的行业氛围,对于国产半导体来说必不可少。

  

闭源意味着封闭,而开源则意味着开放,封闭很难进步,开放才会进步。开放让人类的智慧有聚集的可能,人类的智慧聚集起来不再是1+1=2,这是开源的力量。

  

Google的尝试会给半导体技术带来怎样的火花,开源的力量会给中国半导体带来什么,我们共同期待。

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