隨著美國商務(wù)部準(zhǔn)備發(fā)放芯片法案資金，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)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(chuàng)新。其目標(biāo)是讓無許可的芯片設(shè)計和生產(chǎn)像開源軟件一樣無處不在。

Google和美國商務(wù)部將合作開發(fā)和生產(chǎn)可供大學(xué)研究人員共享的測試芯片，以創(chuàng)建新的納米技術(shù)和其他半導(dǎo)體設(shè)備。

總部位于明尼蘇達(dá)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(biāo)是通過補貼生產(chǎn)和取消技術(shù)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(fā)創(chuàng)造新的、可負(fù)擔(dān)的國內(nèi)芯片供應(yīng)，這次合作旨在釋放全國研究人員和初創(chuàng)公司的創(chuàng)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(xué)法案之前就計劃的。NIST在分配用于重振美國半導(dǎo)體制造業(yè)的527億美元中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

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

NIST預(yù)計這次合作將生產(chǎn)多達(dá)40個面向各種應(yīng)用的開源芯片設(shè)計。大學(xué)研究伙伴將能夠共享數(shù)據(jù)和設(shè)備設(shè)計，而不受許可限制。研究伙伴包括布朗大學(xué)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、喬治華盛頓大學(xué)、馬里蘭大學(xué)和密歇根大學(xué)。

根據(jù)協(xié)議，Google將承擔(dān)最初的生產(chǎn)成本，并對SkyWater明尼蘇達(dá)州布盧明頓代工廠的第一次生產(chǎn)運行進(jìn)行補貼。SkyWater表示，預(yù)計將在2023年首次投產(chǎn)。

該協(xié)議源于NIST選擇了業(yè)內(nèi)合作伙伴的開源設(shè)計平臺SKY130作為納米技術(shù)開發(fā)平臺。配套的工藝設(shè)計套件和相關(guān)工具允許開發(fā)人員提交在多項目晶圓上制造的非專利設(shè)計。然后，研究人員就可以免費制造這些芯片設(shè)計。

開源硬件

更廣泛地說，該設(shè)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(shè)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(fā)展的工具和工具開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)圍繞這種在線產(chǎn)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(dān)NDA、閉源軟件和來自‘可信’供應(yīng)商的有限可用IP的負(fù)擔(dān)。”

今年7月，Google和SkyWater宣布擴(kuò)大合作伙伴關(guān)系，發(fā)布基于純鑄造90nm FD-SOI工藝技術(shù)的免費工藝設(shè)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(fā)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(jīng)在芯片設(shè)計平臺上組織了六次服務(wù)shuttle，吸引了超過360個設(shè)計提交和240個芯片設(shè)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(jié)構(gòu)的晶圓。其中包括新的內(nèi)存設(shè)備、基于納米技術(shù)的傳感器以及用于新興AI和量子計算應(yīng)用的先進(jìn)芯片。

除了NIST針對研究人員和科技初創(chuàng)公司的最新芯片供應(yīng)努力外，芯片和科學(xué)法案還為研發(fā)項目撥款110億美元，包括建立國家半導(dǎo)體技術(shù)中心。

利用開源芯片代工工藝的免許可芯片設(shè)計可以推動新興學(xué)科如納米技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新。成功將取決于將原型轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)所進(jìn)行的努力有多大。

審核編輯 ：李倩